Для решения задачи, где материальная точка совершает гармонические колебания по закону ( x = 0.2 \sin(4\pi t - \pi/4) ), нужно определить несколько параметров: амплитуду, период колебаний, начальную фазу и смещение точки в начальный момент времени.
- Амплитуда (A):
Амплитуда гармонических колебаний определяется как максимальное отклонение от положения равновесия. В данном уравнении амплитуда равна коэффициенту перед синусом:
[ A = 0.2 ]
- Период колебаний (T):
Период колебаний связан с угловой частотой (\omega) по формуле:
[ \omega = \frac{2\pi}{T} ]
В данном уравнении (\omega = 4\pi). Подставим это значение в формулу:
[ 4\pi = \frac{2\pi}{T} ]
Решая уравнение относительно ( T ), получаем:
[ T = \frac{2\pi}{4\pi} = \frac{1}{2} ]
Таким образом, период колебаний равен ( \frac{1}{2} ) секунды.
- Начальная фаза ((\varphi_0)):
Начальная фаза колебаний — это фаза в момент времени ( t = 0 ). Из уравнения видно, что начальная фаза равна:
[ \varphi_0 = -\frac{\pi}{4} ]
- Смещение точки в начальный момент времени ((x_0)):
Смещение в начальный момент времени определяется подстановкой ( t = 0 ) в уравнение колебаний:
[ x(0) = 0.2 \sin(4\pi \cdot 0 - \frac{\pi}{4}) = 0.2 \sin(-\frac{\pi}{4}) ]
Значение (\sin(-\frac{\pi}{4})) равно (-\frac{\sqrt{2}}{2}), следовательно:
[ x(0) = 0.2 \times -\frac{\sqrt{2}}{2} = -0.1\sqrt{2} ]
Таким образом, смещение в начальный момент времени равно (-0.1\sqrt{2}).
В итоге, для данных гармонических колебаний:
- Амплитуда ( A = 0.2 ).
- Период ( T = \frac{1}{2} ) секунды.
- Начальная фаза ( \varphi_0 = -\frac{\pi}{4} ).
- Начальное смещение ( x(0) = -0.1\sqrt{2} ).