Механические… — Задание 6 ЕГЭ по физике №00047662
Механические Колебания
№2. Задание 6
ID: 00047662
Шарик, прикреплённый пружиной к горизонтальной стене, отводят на расстояние $x$ от состояния равновесия и сообщают ему начальную скорость $v_0$. В результате он начинает совершать колебания с амплитудой $A$. $k$ — жёсткость пружины.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым они рассчитываются.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
А) Циклическая частота
Б) Период
ФОРМУЛА
1) $\sqrt{\dfrac{v_0^2}{A^2-x^2}}$
2) $\dfrac{v_0^2}{A^2+x^2}$
3) $\dfrac{2\pi(A^2-x^2)}{v_0^2}$
4) $\dfrac{2\pi\sqrt{A^2-x^2}}{\sqrt{v_0^2}}$
А | Б |
|---|---|
|
|
Источник: Основная волна ЕГЭ 2020
Решение
Шарик на пружине колеблется, трения нет, поэтому полная механическая энергия сохраняется. Масса шарика не дана — её придётся исключить, выразив всё через $\omega$.
Закон сохранения энергии. В начальный момент у шарика есть энергия деформированной пружины (смещение $x$) и кинетическая энергия (скорость $v_0$). В крайней точке скорость равна нулю, а смещение равно амплитуде $A$:
$$\dfrac{kx^2}{2}+\dfrac{mv_0^2}{2}=\dfrac{kA^2}{2}\quad\Rightarrow\quad mv_0^2=k(A^2-x^2).$$А) Циклическая частота. Для пружинного маятника $\omega^2=\dfrac km$. Из равенства выше $\dfrac km=\dfrac{v_0^2}{A^2-x^2}$, поэтому
$$\omega=\sqrt{\dfrac{v_0^2}{A^2-x^2}}.$$Это формула $1$.
Б) Период.
$$T=\dfrac{2\pi}{\omega}=\dfrac{2\pi\sqrt{A^2-x^2}}{\sqrt{v_0^2}}.$$Это формула $4$.
Проверим себя. Если шарик толкнули прямо из положения равновесия ($x=0$), то $v_0$ — наибольшая скорость, и должно быть $v_0=\omega A$. Формула $1$ при $x=0$ даёт $\omega=\dfrac{v_0}{A}$ — совпало.
Ответ
Другие задания по теме «Механические Колебания» (8)
- Задание 6 №00047677 — Материальная точка движется по оси x. Её координата меняется по закону x левая…
- Задание 6 №00047675 — Тело массой m, прикреплённое к пружине жёсткостью k, совершает свободные…
- Задание 6 №00047674 — Математический маятник установлен на поверхности некоторой планеты и совершает…
- Задание 6 №00047673 — Математический маятник установлен на поверхности некоторой планеты и совершает…
- Задание 6 №00047672 — Источник звука совершает N колебаний за промежуток времени t. Частоту колебаний…
- Задание 6 №00047671 — К потолку лифта с помощью тонкой нерастяжимой нити привязан небольшой шарик,…
- Задание 6 №00047670 — На подставке, прикреплённой к полу, покоится деревянный брусок. Система «брусок…
- Задание 6 №00047666 — Материальная точка движется по оси x. Её координата меняется по закону x левая…