Амплитуда гармонических колебаний точки xm = 2 см, полная энергия колебаний W = 3 10-7 Дж. При каком смещении от положения равновесия на колеблющуюся точку действует сила F = 2,25 10-5 Н?

Хm = 2 см = 0,02 м.

W = 3 * 10^-7 Дж.

F = 2,25 * 10^-5 Н.

Х - ?

Полная механическая энергия тела W в точке с максимальной амплитудой состоит только из потенциальной энергии Wп.

Запишем потенциальную энергию точки при максимальном отклонении: Wп = k * Хm^2/2, где k - жесткость пружины, Хm - амплитуда колебаний.

k = 2 * Wп/Хm^2.

Запишем закон Гука: F = k * Х, где F - сила упругости, k - жесткость пружины, Х - смещение от положения равновесия.

Х = F / k = F * Хm^2 / 2 * Wп.

Х = 2,25 * 10^-5 Н * (0,02 м) ^2 / 2 * 3 * 10^-7 Дж = 0,015 м.

Ответ: смещение от положения равновесия составляет Х = 0,015 м.