infist

บทที่ 8 · การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย

Problem 8.30 Challenge

หัวข้อ: การเคลื่อนที่ของวัตถุติดสปริง (Motion of an Object Attached to a Spring)

แท่งวัตถุมวล m กระจายสม่ำเสมอ ยาว L มีสปริงมวลเบามาก ซึ่งมีค่าคงที่ของสปริง เท่ากับ k ติดอยู่ที่ปลายวัตถุทั้งสองด้าน ดังรูปด้านล่าง ถ้ากดปลายวัตถุด้านหนึ่ง ทำให้วัตถุเอียงทำมุมน้อยมากๆ วัตถุดังกล่าวจะหมุนกลับไปกลับมาด้วยคาบเท่าใด? ระดับสมดุล y = 0 แท่งวัตถุมวล m
รูปประกอบโจทย์ 8.30
รูปประกอบโจทย์ 8.30
คำตอบ
\(T = \pi \sqrt{\frac{2m}{3k}}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

จาก \(Στ = Iα\)

\(-2ky\frac{L}{2}\cos \theta =\frac{1}{12}mL^{2}\frac{d^{2}\theta}{dt^{2}}\)

\(\frac{d^{2}\theta}{dt^{2}}+\frac{6kycos\theta}{m(L/2)}= 0\)

\(\frac{d^{2}\theta}{dt^{2}}+\frac{6ksin\theta \cos \theta}{m}= 0; \sin \theta =\frac{y}{L/2}\)

\(\frac{d^{2}\theta}{dt^{2}}+\frac{6k}{m}\theta = 0; sinθ \approx θ\) และ \(cosθ \approx 1\)

จาก \(ω_{0} = \sqrt{\frac{6k}{m}}\)

\(\frac{2\pi}{T}=\sqrt{\frac{6k}{m}}\)

\(T = \pi \sqrt{\frac{2m}{3k}}\;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ การเคลื่อนที่ของวัตถุติดสปริง (Motion of an Object Attached to a Spring)
8.13 8.14 8.15 8.16 8.17 8.18 8.19 8.20 8.21 8.22 8.23 8.24