ID: 00025323
Ученику необходимо на опыте выяснить, зависит ли частота свободных колебаний пружинного маятника от объёма груза. У него имеется пять пружинных маятников, характеристики которых приведены в таблице. Какие два маятника необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?
Характеристики маятников:
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 |
|---|---|---|---|---|---|
Жёсткость пружины, Н/м | $40$ | $60$ | $60$ | $80$ | $60$ |
Объём груза, см³ | $30$ | $60$ | $30$ | $30$ | $80$ |
Масса груза, г | $100$ | $200$ | $100$ | $100$ | $200$ |
Запишите в ответе номера выбранных маятников.
Источник: ФИПИ
Частота пружинного маятника зависит от жёсткости пружины и массы груза: $\nu=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{m}}$. Объёма груза в этой формуле нет вовсе — важна только масса. Чтобы честно проверить, влияет ли объём сам по себе, нужно взять два маятника с одинаковой жёсткостью и одинаковой массой, но с разным объёмом груза.
Смотрим в таблице маятники с жёсткостью 60 Н/м: это №2, №3 и №5. Из них с массой 200 г — №2 и №5.
У №2 объём груза 60 см³, у №5 — 80 см³: жёсткость и масса совпадают, а объём — разный.
Значит, если частота колебаний у этих двух маятников окажется одинаковой, это докажет, что от объёма частота не зависит (зависит только от массы) — нужна пара №2 и №5.