Механические… — Задание 6 ЕГЭ по физике №00047663
Механические Колебания
№2. Задание 6
ID: 00047663
В наборе имеются две пружины жёсткостью $k$ и $2k$, а также груз массой $m$. По какой формуле вычисляется период колебаний пружинного маятника, если сначала пружины соединили последовательно, потом параллельно?
Установите соответствие между типом соединения и формулой периода.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ТИП СОЕДИНЕНИЯ
А) Последовательное соединение
Б) Параллельное соединение
ФОРМУЛА ПЕРИОДА
1) $T=2\pi\sqrt{\dfrac{3m}{k}}$
2) $T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{3k}}$
3) $T=2\pi\sqrt{\dfrac{2m}{3k}}$
4) $T=2\pi\sqrt{\dfrac{3m}{2k}}$
А | Б |
|---|---|
|
|
Источник: Основная волна ЕГЭ 2021
Решение
Период пружинного маятника $T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k_{\text{общ}}}}$, где $k_{\text{общ}}$ — жёсткость всего соединения пружин. Найдём её для двух способов соединения.
А) Последовательное соединение. Пружины висят одна под другой, и через каждую передаётся одна и та же сила $F$. Растяжения складываются:
$$x=\dfrac{F}{k}+\dfrac{F}{2k}=\dfrac{3F}{2k}\quad\Rightarrow\quad k_{\text{посл}}=\dfrac{F}{x}=\dfrac{2k}{3}.$$Тогда
$$T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{2k/3}}=2\pi\sqrt{\dfrac{3m}{2k}}.$$Это формула $4$.
Б) Параллельное соединение. Пружины растягиваются на одно и то же расстояние $x$, а груз держат обе сразу, их силы складываются:
$$F=kx+2kx=3kx\quad\Rightarrow\quad k_{\text{пар}}=3k,\qquad T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{3k}}.$$Это формула $2$.
Проверим себя. Последовательное соединение мягче самой мягкой пружины ($\dfrac{2k}{3}\lt k$), поэтому период больше, чем на одной пружине $k$; параллельное жёстче самой жёсткой ($3k\gt2k$) — период меньше. Формулы $4$ и $2$ это выполняют.
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…