Задание 4 ЕГЭ по физике: Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода…
№2. Задание 4
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 — жёсткость пружины 40 Н/м, объём груза 30 см³, материал — алюминий
- №2 — жёсткость пружины 60 Н/м, объём груза 60 см³, материал — алюминий
- №3 — жёсткость пружины 40 Н/м, объём груза 30 см³, материал — медь
- №4 — жёсткость пружины 10 Н/м, объём груза 30 см³, материал — алюминий
- №5 — жёсткость пружины 10 Н/м, объём груза 60 см³, материал — медь
Запишите в ответе номера выбранных маятников.
Источник: ФИПИ
Решение
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.
Ответ
13