Zadanie ZF-K44-487
o zadaniu...
- Publikacja w Delcie: marzec 2010
- Publikacja elektroniczna: 6 lipca 2010
Na końcach nieważkiego pręta o długości
m znajdują się dwie
jednakowe masy punktowe
Pręt jest podtrzymywany w środku,
wokół którego może się swobodnie obracać, i znajduje się w polu
grawitacyjnym Ziemi, które uznajemy za takie, jakby cała masa Ziemi była
skupiona w jej środku. Obliczyć okres małych drgań pręta wokół pionowego
położenia równowagi.
Jaka będzie odpowiedź, jeśli pręt jest jednorodny, a pozostałe dane – niezmienione?

, a połowę długości pręta
oznaczmy dla wygody jako
. W pierwszym rzędzie względem
oraz względem stosunku
odległości końców pręta od środka
Ziemi wynoszą
oraz
(gdzie
jest promieniem
Ziemi), a siły działające na końce są równe

– masa Ziemi,
– przyspieszenie ziemskie. W tym
samym przybliżeniu nietrudno również wyznaczyć kąty między kierunkami
tych sił a osią pręta. Są one równe
i
, a stąd
momenty sił
i
wynoszą
jest równy ilorazowi
współczynnika stojącego przed
w powyższym wzorze przez moment
bezwładności
: