Амплитуда вынужденных колебаний корабля при качке на волнении выражается формулой $A = k\theta_0 \cdot \dfrac{\tau^2}{\sqrt{\left(T^2 - \tau^2\right)^2 + n\tau^2 T^2}}$, где $k = 0,91$ — коэффициент, зависящий от отношения ширины корабля к длине волны, $\theta_0 = 9^{\circ}$ — угол наибольшего волнового склона, $\tau$ — период волны (в секундах), $T = 14,7$ с — период свободных качаний корабля на тихой воде, $n = 0,0792$ — коэффициент, зависящий от величины сопротивления воды. При каком периоде волны амплитуда вынужденных колебаний корабля будет наибольшей? Ответ дайте в секундах.
Ответ:15
Обозначим $x=\tau^2$. Амплитуда максимальна там же, где максимальна $A^2=\dfrac{k^2\theta_0^2x^2}{(T^2-x)^2+nT^2x}$. Раскрывая знаменатель: $D(x)=x^2+T^2(n-2)x+T^4$, и нужно максимизировать $x^2/D(x)$.
Приравнивая производную $\left(\dfrac{x^2}{D(x)}\right)'$ к нулю, получаем уравнение $2D(x)=x\,D'(x)$, которое сводится к $x=\dfrac{2T^2}{2-n}$.
Отсюда $\tau=T\sqrt{\dfrac{2}{2-n}}=14{,}7\cdot\sqrt{\dfrac{2}{2-0{,}0792}}=14{,}7\cdot\sqrt{1{,}0412}\approx15$ с.
Ответ: 15.