Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00017816
Механика
№2. Задание 17
ID: 00017816
Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикреплённой к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости частоты свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Определите время $30$ полных колебаний и вычислите частоту колебаний для трёх случаев, когда длина нити равна соответственно $1$ м, $0{,}5$ м и $0{,}25$ м. Абсолютную погрешность измерения интервалов времени принять равной $\pm 4$ с.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трёх длин нити маятника в виде таблицы (для измерения времени укажите абсолютную погрешность измерения);
3) вычислите частоту колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте вывод о зависимости частоты свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
Источник: ФИПИ
Решение
Идея
Частоту секундомер не покажет — он меряет только время. Поэтому засекаем время сразу $30$ колебаний (так точнее), а частоту считаем как «число колебаний на время»: $\nu=\dfrac{N}{t}$. Делаем так для трёх длин нити и смотрим, как меняется частота: у длинного маятника колебания медленнее, у короткого — чаще.
Шаг 1. Установка и формула
Шарик на нити подвешиваем к лапке штатива, длину нити меряем линейкой. Частота: $\nu=\dfrac{N}{t}$, где $N=30$.
Шаг 2. Измерения и расчёт
Для каждой длины засекаем время $30$ колебаний (с погрешностью $\pm4$ с) и делим $30$ на это время:
$l=1$ м: $t\approx(60\pm4)$ с, $\nu=\dfrac{30}{60}\approx 0{,}5$ Гц;
$l=0{,}5$ м: $t\approx(42\pm4)$ с, $\nu=\dfrac{30}{42}\approx 0{,}71$ Гц;
$l=0{,}25$ м: $t\approx(30\pm4)$ с, $\nu=\dfrac{30}{30}\approx 1{,}0$ Гц.
Шаг 3. Вывод
Чем короче нить, тем больше частота: при уменьшении длины нити частота свободных колебаний нитяного маятника увеличивается.
Ответ: частота считается по формуле $\nu=\dfrac{N}{t}$; при уменьшении длины нити ($1\to0{,}5\to0{,}25$ м) частота растёт (примерно $0{,}5\to0{,}71\to1{,}0$ Гц), то есть чем короче нить, тем выше частота колебаний.
Ответ
Частота вычисляется по формуле $\nu=\dfrac{N}{t}$; при уменьшении длины нити ($1\to0{,}5\to0{,}25$ м) частота растёт (примерно $0{,}5$; $0{,}71$; $1{,}0$ Гц) — чем короче нить, тем выше частота колебаний.
Видеоразбор
Другие задания по теме «Механика» (8)
- Задание 17 №00045974 — Используя штатив с муфтой, подвижный блок, нить, 3 груза и динамометр, соберите…
- Задание 17 №00045340 — Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 3,…
- Задание 17 №00045339 — Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1,…
- Задание 17 №00045338 — Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 2,…
- Задание 17 №00045337 — Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку…
- Задание 17 №00045336 — Используя штатив с муфтой, неподвижный блок, нить, два груза и динамометр,…
- Задание 17 №00045335 — Используя штатив с держателем, пружину № 1 со шкалой (или линейку), динамометр…
- Задание 17 №00040591 — Используя динамометр № 1, стакан с водой, цилиндр № 3, соберите…