ID: 00015455
Небольшой брусок, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён со стенкой лёгкой горизонтальной пружиной. Брусок немного смещают от положения равновесия вдоль оси пружины и отпускают без начальной скорости, после чего он начинает колебаться.
$t$, с | 0,0 | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 1,2 | 1,5 | 1,8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
$x$, см | 2,45 | 1,73 | 0,0 | −1,73 | −2,45 | −1,73 | 0,0 |
В таблице приведены значения координаты бруска $x$ в различные моменты времени $t$. Погрешность измерения координаты равна $0{,}01$ см, времени — $0{,}1$ с. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице. В ответе укажите их номера (см. таблицу).
1) Амплитуда колебаний бруска равна $2{,}45$ см.
2) Частота колебаний бруска равна $0{,}2$ Гц.
3) В момент времени $1{,}8$ с кинетическая энергия груза максимальна.
4) В момент времени $0{,}6$ с ускорение груза максимально.
5) Модуль силы, с которой пружина действует на груз в момент времени $0{,}9$ с, меньше, чем в момент времени $0{,}3$ с.
Источник: ФИПИ
Координаты бруска по времени (см):
$t=0{,}0\!:\ 2{,}45$; $\ 0{,}3\!:\ 1{,}73$; $\ 0{,}6\!:\ 0{,}0$; $\ 0{,}9\!:\ -1{,}73$; $\ 1{,}2\!:\ -2{,}45$; $\ 1{,}5\!:\ -1{,}73$; $\ 1{,}8\!:\ 0{,}0$.
Наибольшее по модулю смещение $|x|=2{,}45$ см — это амплитуда $A=2{,}45$ см. В $t=0$ брусок в крае $+A$, в $t=1{,}2$ с — в крае $-A$: половина периода $T/2=1{,}2$ с, значит $T=2{,}4$ с, а частота $f=\dfrac{1}{2{,}4}\approx 0{,}42$ Гц.
1) Амплитуда $=2{,}45$ см. ✓
2) $f\approx 0{,}42$ Гц, а не $0{,}2$ Гц (для $0{,}2$ Гц период был бы $5$ с). ✗
3) При $t=1{,}8$ с $x=0$ — положение равновесия, скорость и кинетическая энергия максимальны. ✓
4) При $t=0{,}6$ с $x=0$ — в равновесии ускорение равно нулю (минимально), а не максимально. ✗
5) Сила пружины $F=k|x|$. При $t=0{,}9$ с $|x|=1{,}73$ см и при $t=0{,}3$ с $|x|=1{,}73$ см — модули равны, значит силы равны, а не «меньше». ✗