Global EE

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00047986

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00047986

Школьник изучает свободные колебания нитяного маятника. В его распоряжении имеются пять маятников, характеристики которых указаны в таблице.

№ маятника

Длина маятника, м

Объём шарика, см$^3$

Материал, из которого сделан шарик

1

2

8

алюминий

2

0,5

10

алюминий

3

1

5

сталь

4

1,5

8

алюминий

5

1

5

алюминий

Какие два маятника необходимо взять школьнику для того, чтобы на опыте выяснить, зависит ли период свободных колебаний маятника от длины маятника? Шарики сплошные.

В ответе запишите номера выбранных маятников.

Источник: Сборник Демидовой 2020

Решение

Что тут происходит: шарик на нити качается, и мы хотим проверить, меняется ли период качаний, если взять нить другой длины. Нужно выбрать два маятника, которые отличаются только длиной.

Период нитяного (математического) маятника:

$$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$$

По этой формуле период зависит только от длины. Но формула написана для идеального маятника — точечного груза. В реальном опыте шарик имеет размер: длину отсчитывают до его центра, а на большой шарик сильнее действует сопротивление воздуха. Поэтому честный опыт берёт одинаковые шарики — одного объёма и из одного материала (сплошные шарики одинакового объёма и материала имеют и одинаковую массу).

Шаг 1. Длина у пары разная, шарики одинаковые.

Шаг 2. Алюминиевые шарики объёмом $8$ см³ — у маятников 1 (длина $2$ м) и 4 ($1{,}5$ м). Подходят.

Шаг 3. Остальные варианты: маятники 3 и 5 одной длины $1$ м — пара для опыта про материал (массу) шарика, а не про длину. Маятники 1 и 2 — оба алюминиевые и разной длины, но объёмы шариков $8$ и $10$ см³ — шарики разные.

Итог: маятники 1 и 4.

Проверим себя: у пары 1–4 одинаковы шарики (алюминий, $8$ см³), различается только длина: $2$ и $1{,}5$ м.

Ответ

14
Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)