Механические… — Задание 5 ЕГЭ по физике №00015213

Идея

Маятник отпустили из крайнего положения 1 (там скорость нулевая, потенциальная энергия максимальна). Положение 2 — нижнее, положение равновесия (там скорость максимальна, потенциальная энергия минимальна), положение 3 — противоположное крайнее. Колебания малые, период $T=4$ с, масса $m=0{,}6$ кг, $g=10$ м/с$^2$. Разберём каждое утверждение.

1) Натяжение нити в положении 2

В нижней точке нить тянет вверх, а вес тянет вниз; при этом груз движется по дуге, и нужна центростремительная сила вверх. Значит, $T_{\text{н}}-mg=\dfrac{mv^2}{L}$, откуда $T_{\text{н}}=mg+\dfrac{mv^2}{L}\gt mg=0{,}6\cdot 10=6$ Н. То есть натяжение больше $6$ Н, а не меньше. Утверждение неверно.

2) Когда первый раз минимум потенциальной энергии

Минимум потенциальной энергии — в положении равновесия (положение 2). От крайнего положения до равновесия маятник идёт четверть периода: $\dfrac{T}{4}=\dfrac{4}{4}=1$ с. Утверждение верно.

3) Кинетическая энергия из 1 в 2

В положении 1 скорость равна нулю (кинетическая энергия $0$), в положении 2 скорость максимальна (кинетическая энергия максимальна). Значит, она меняется (растёт), а не остаётся постоянной. Утверждение неверно.

4) Время 1→2 и 2→3

И путь от 1 до 2, и путь от 2 до 3 — это по четверти периода каждое, то есть времена равны. «Меньше» — неверно.

5) Частота колебаний

$\nu=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{4}=0{,}25$ Гц. Утверждение верно.