ID: 00013333
Изучая колебания пружинного маятника, ученик собрал из пружин разной жёсткости и грузов одинаковой массы четыре установки (см. рисунок). Какую из указанных пар установок можно использовать для исследования зависимости периода колебаний маятника от жёсткости пружины?
1) В и Г
2) Б и В
3) Б и Г
4) А и Г
Источник: ФИПИ
Чтобы исследовать, как период колебаний зависит от жёсткости пружины, нужно менять только жёсткость, а всё остальное (массу груза) оставлять одинаковым. Это правило «меняем одно — остальное держим постоянным».
Сравним установки на рисунке: А — пружина k, один груз; Б — пружина k, три груза; В — пружина \dfrac{k}{4}, один груз; Г — пружина \dfrac{k}{4}, три груза.
Нам нужна пара, где масса одинакова, а жёсткость разная. Этому отвечают Б и Г: в обеих по три груза (масса одна и та же), но жёсткость отличается — k против \dfrac{k}{4}. Значит, разница периодов будет вызвана только жёсткостью. Это вариант №3.
(Пара В и Г не годится: у них одинаковая жёсткость \dfrac{k}{4}, но разная масса — так изучают зависимость от массы, а не от жёсткости.)