Question

Кратко ответить на вопрос. чему равна полная механическая энергия математического маятника в производной точке траектории?

Answer 1

Будем рассматривать движение маятника при условии, что угол отклонения мал, тогда, если измерять угол в радианах, справедливо утверждение: .На тело действуют сила тяжести и сила натяжения нити. Равнодействующая этих сил имеет две составляющие: тангенциальную, меняющую ускорение по величине, и нормальную, меняющую ускорение по направлению (центростремительное ускорение, тело движется по дуге).Т.к. угол мал, то тангенциальная составляющая равна проекции силы тяжести на касательную к траектории: . Угол в радианах равен отношению длины дуги к радиусу (длине нити), а длина дуги приблизительно равна смещению (x ≈ s): .Сравним полученное уравнение с уравнением колебательного движения .Видно, что  или  - циклическая частота при колебаниях математического маятника.Период колебаний  или  (формула Галилея).Формула Галилея Важнейший вывод: период колебаний математического маятника не зависит от массы тела! Аналогичные вычисления можно проделать с помощью закона сохранения энергии.Учтем, что потенциальная энергия тела в поле тяготения равна , а полная механическая энергия равна максимальной потенциальной или кинетической:Запишем закон сохранения энергии и возьмем производную от левой и правой частей уравнения: .Т.к. производная от постоянной величины равна нулю, то  .Производная суммы равна сумме производных:   и      .⊂∡

Answer 2

На производной точке траектории полная механическая энергия математического маятника равна его потенциальной энергии.