Законы Сохранения — Задание 6 ЕГЭ по физике №00042884
Законы Сохранения
№2. Задание 6
ID: 00042884
К пружине жесткостью $k$, прикрепленную с одной стороны к потолку, прикрепили груз массой $m$, после чего пружина растянулась на длину $\Delta x$. Затем пружину растянули, после чего она начала совершать гармонические колебания с амплитудой $x$, $(x > \Delta x)$, вдоль вертикальной оси. Как изменятся максимальная потенциальная энергия пружины и жесткость пружины, если массу груза уменьшить, а амплитуду колебаний оставить прежней?
Максимальная потенциальная энергия пружины | Жесткость пружины |
|---|---|
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличилась
2. уменьшилась
3. не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Сначала стоит отметить, что, когда к вертикальной пружине подвешивают груз, она сразу немного растягивается, чтобы уравновесить силу тяжести, действующую на груз. Определим это начальное растяжение по первому закону Ньютона:
$mg = k\Delta x \Rightarrow \Delta x = \dfrac{mg}{k}$
Именно это состояние является положением равновесия для вертикального пружинного маятника, колебания происходят относительно его, груз поднимается и опускается из этого положения на величину амплитуды.
Введём обозначение $E_п$ — максимальная потенциальная энергия пружины.
$E_п = \dfrac{k(\Delta x + x)^2}{2} \Rightarrow E_п = \dfrac{k\left(\dfrac{mg}{k} + x\right)^2}{2}$
Следовательно, $E_п$ растёт с ростом $m$, значит, т.к. по условию $m$ уменьшается, то и $E_п$ уменьшается.
По определению, жёсткость пружины $k$ зависит только от свойств материала и размеров пружины. Т.к. они не изменяются, то и жёсткость неизменна.
Ответ
Другие задания по теме «Законы Сохранения» (8)
- Задание 6 №00042886 — Спортсмен спускается на парашюте с постоянной скоростью. Как изменяются с…
- Задание 6 №00042885 — Шарик катится без трения по прямой вдоль оси Ox, при этом на него действует…
- Задание 6 №00042876 — Тележка едет без трения по прямой вдоль оси Ox, при этом на неё действует…
- Задание 6 №00042875 — Спусковую пружину игрушечного пистолета сжали на расстояние Дельтаx. При вылете…
- Задание 6 №00042874 — Тела А и В взаимодействуют только друг с другом. Изменение кинетической энергии…
- Задание 6 №00042873 — Тело массой m, висящее на нити длиной l в поле силы тяжести, получило…
- Задание 6 №00042872 — Шайба массой m, скользящая по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью…
- Задание 6 №00028594 — После удара в момент времени t равно 0 шайба начала скользить вверх по гладкой…