Чтобы составить уравнение гармонических колебаний, необходимо знать основные параметры колебательной системы: амплитуду (A), частоту (v) и начальную фазу (φ). В данном случае амплитуда A = 4,0 см, а частота v = 50 Гц.
Гармоническое колебание можно описать уравнением:
[ x(t) = A \cos(\omega t + \phi) ]
или
[ x(t) = A \sin(\omega t + \phi) ]
где:
- ( x(t) ) — смещение от положения равновесия в момент времени t;
- ( A ) — амплитуда колебаний;
- ( \omega ) — циклическая (угловая) частота;
- ( \phi ) — начальная фаза.
Связь между циклической частотой ( \omega ) и частотой v выражается через формулу:
[ \omega = 2\pi v ]
Подставим известные значения:
[ \omega = 2\pi \times 50 = 100\pi \, \text{рад/с} ]
Теперь можем записать уравнение колебаний. Без указания начальной фазы, обычно считается, что (\phi = 0). Таким образом, уравнение может быть записано в виде:
[ x(t) = 4 \cos(100\pi t) ]
или
[ x(t) = 4 \sin(100\pi t) ]
в зависимости от того, какую функцию (синус или косинус) вы предпочитаете использовать. Оба уравнения описывают гармоническое колебание с амплитудой 4 см и частотой 50 Гц, различаясь только начальной точкой на временной оси.