ID: 00025322
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза. У него имеется пять пружинных маятников, характеристики которых приведены в таблице. Какие два маятника необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? Грузы сплошные.
Характеристики маятников:
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 |
|---|---|---|---|---|---|
Жёсткость пружины, Н/м | $40$ | $60$ | $40$ | $10$ | $10$ |
Объём груза, см³ | $30$ | $60$ | $30$ | $30$ | $60$ |
Материал | алюминий | алюминий | медь | алюминий | медь |
Запишите в ответе номера выбранных маятников.
Источник: ФИПИ
Период пружинного маятника зависит от жёсткости пружины и от массы груза: $T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$. Чтобы честно проверить влияние именно массы, нужно взять два маятника с ОДИНАКОВОЙ жёсткостью пружины, но с РАЗНОЙ массой груза.
Ищем в таблице одинаковую жёсткость. Жёсткость 40 Н/м встречается у маятников №1 и №3.
Смотрим на массу их грузов. Объём у обоих одинаковый — 30 см³, но материал разный: у №1 — алюминий, у №3 — медь. Медь намного плотнее алюминия, значит при одинаковом объёме масса медного груза больше.
Значит, маятники №1 и №3 отличаются только массой груза, а жёсткость пружины у них одна и та же — это нужная пара для чистого опыта.