Механические… — Задание 5 ЕГЭ по физике №00002001
Механические Колебания
№2. Задание 5
ID: 00002001
К резиновому шнуру подвешивали грузы разной массы и измеряли удлинение шнура. По результатам измерений построили график зависимости силы упругости от удлинения. Если к шнуру подвесить груз массой m, и вывести его из положения равновесия, то частота колебаний такого маятника будет равна $ν_{0}$. Выберите все верные утверждения на основании построенного графика.
1) Выполняется закон Гука.
2) Если подвесить к резиновому шнуру груз массой 4m, то частота колебаний будет больше $v_{0}/2$
3) Если подвесить к резиновому шнуру груз массой 4m, то частота колебаний будет меньше $v_{0}/2$
4) Если к резиновому шнуру подвесить груз массой 4m, то удлинение шнура будет равно $4x_{0}$.
5) Если к резиновому шнуру подвесить груз массой 4m, то удлинение шнура будет больше $4x_{0}$.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
График $F_{\text{упр}}(\Delta x)$ — нелинейная кривая (не прямая). При массе $M$ — удлинение $x_0$, частота $\nu_0$. Подвешивают груз массой $4M$.Найти:
Все верные утверждения.Решение:
Утверждение 1 (закон Гука выполняется): закон Гука предполагает линейный график $F = k\Delta x = \text{const} \cdot \Delta x$. По условию график изогнутый — жёсткость меняется. При начальном состоянии: $$k_1 = \frac{F_1}{x_0} = \frac{Mg}{x_0}$$ При $F_2 = 4Mg$ из графика: $\Delta x = 6x_0$, тогда: $$k_2 = \frac{4Mg}{6x_0} = \frac{2Mg}{3x_0} = \frac{2}{3}k_1$$ Жёсткость упала до $2k_1/3$ — закон Гука не выполняется. Утверждение 1 неверно. Утверждение 3 (частота меньше $\nu_0/2$): частота пружинного маятника: $$\nu = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{M}}$$ Новая жёсткость $k_2 = 2k_1/3$, новая масса $4M$: $$\nu' = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{2k_1/3}{4M}} = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k_1}{6M}} = \frac{\nu_0}{\sqrt{6}}$$ Так как $\sqrt{6} \approx 2{,}45 \gt 2$, то $\nu' \lt \nu_0/2$. Утверждение 3 верно. Утверждение 5 (удлинение $6x_0$): из графика при $F = 4Mg$ удлинение равно $6x_0$. Утверждение 5 верно. Верные утверждения: 3 и 5.Ответ
Видеоразбор
Другие задания по теме «Механические Колебания» (8)
- Задание 5 №00042969 — t, с 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 x, мм…
- Задание 5 №00028689 — Небольшой груз массой 50 г подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной 60…
- Задание 5 №00028688 — Небольшой груз массой 0,1 кг подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной 40…
- Задание 5 №00025407 — Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён пружиной…
- Задание 5 №00025406 — В таблице представлены данные о положении шарика, прикреплённого к пружине и…
- Задание 5 №00025404 — Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён…
- Задание 5 №00025400 — На рисунке приведены зависимости координат x двух грузов 1 и 2 от времени t в…
- Задание 5 №00025389 — Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён пружиной…