高数课后题7.7.5

高数课后题7.7.5 (1)

设底面直径为的圆柱形浮筒铅直放在水中,当稍向下压后突然放开,浮筒在水中上下振动的周期为,求浮筒的质量.

轴的正向铅直向下,原点在水面处,平衡状态下浮筒上一点在水平面处,又设在时刻,点的位置为,此时它受到的恢复力大小为,恢复力的方向与位移方向相反,故有:

其中是浮筒的质量,记,则得微分方程:

解特征方程,故有:

其中

由于振动周期,故即:

解得:

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