Global EE

Механические… — Задание 5 ЕГЭ по физике №00001637

Задание №5. Механика. Выбор Утверждений

Механические Колебания

№2. Задание 5

ID: 00001637

Математический маятник с частотой свободных колебаний 0,5 Гц отклонили на небольшой угол от положения равновесия в положение 1 и отпустили из состояния покоя (см. рис.). Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия маятника отсчитывается от положения равновесия. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, описывающие процесс колебания маятника.

Рисунок к заданию 5 ЕГЭ по физике — Механические Колебания

1) Потенциальная энергия маятника в первый раз достигнет своего максимума через 2 с после начала движения.

2) Через 0,5 с маятник первый раз вернётся в положение 1.

3) При движении из положения 2 в положение 3 полная механическая энергия маятника остается неизменной.

4) Кинетическая энергия маятника в первый раз достигнет своего максимума через 0,5 с после начала движения.

5) При движении из положения 3 в положение 2 модуль силы натяжения нити уменьшается.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

$\nu = 0{,}5 \text{ Гц}$, маятник отклонён в крайнее положение и отпущен, сопротивление воздуха пренебречь, $E_\text{п}$ отсчитывается от положения равновесия. Определить верные утверждения из списка.

Найти:

Верные утверждения

Решение:

Период колебаний маятника: $$T = \frac{1}{\nu} = \frac{1}{0{,}5} = 2 \text{ с}$$ Утверждение А: потенциальная энергия первый раз достигает максимума через 2 с. Неверно — первый максимум $E_\text{п}$ достигается в противоположном крайнем положении, то есть за $T/2 = 1 \text{ с}$, а не через 2 с. Утверждение Б: через 0,5 с маятник впервые вернётся в исходное положение. Неверно — полный период $T = 2 \text{ с}$, возврат в исходное положение происходит через 2 с. Утверждение В: при движении из положения 2 в положение 3 полная механическая энергия остаётся неизменной. Верно — при отсутствии сил трения выполняется закон сохранения механической энергии. Утверждение Г: кинетическая энергия первый раз достигает максимума через 0,5 с после начала движения. Верно — маятник отпустили из крайнего положения, за $T/4 = 0{,}5 \text{ с}$ он достигает нижней точки, где $E_\text{к}$ максимальна. Утверждение Д: при движении из положения 3 в положение 2 модуль силы натяжения нити увеличивается. Верно — при движении снизу вверх увеличивается скорость и центростремительное ускорение, что требует большего натяжения нити. В нижней точке $T_2 = mg + \frac{mv^2}{L}$, а в крайнем положении $T_1 = mg\cos\alpha$, и $T_2 \gt T_1$.

Ответ

34

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механические Колебания» (8)