Металлический шарик подвешен на нити к штативу какие тела образуют колебательную систему

Обновлено: 15.08.2022

На уроке хотелось бы сразу дать учащимся в сравнении колебания пружинного и математического маятников. Обратить внимание на сходство процессов, одинаковое изменение энергий (кинетической и потенциальной) через одинаковые промежутки времени.

Пояснение по форме объяснения учебного материала: на доске удобнее расположить рисунки маятников рядом, разделив доску пополам. Записи для описания характеристик маятников делать на одном уровне.

Цели урока:

  1. Ввести понятия колебательных систем,
  2. Рассмотреть на примерах математического и пружинного маятников особенность свободных колебаний.
  3. Определение параметров идеальных колебательных систем.
  4. Научить выделять существенные признаки колебательных систем.
  5. Формирование потребности в новых знаниях, усвоение предмета.

Демонстрации:

  1. Математический маятник.
  2. Пружинный маятник.

Ход урока

I. Организационный момент (2 мин.)

II. Проверка домашнего задания (7 мин.)

Двое учащихся у доски решают по задаче (проверка и закрепление домашнего материала):

  1. За какое время маятник совершит 30 колебаний, если период колебаний 0,5 с? Чему равна частота колебаний?
  2. Период колебаний крыльев шмеля 5 мс, а частота колебаний крыльев комара 600 Гц. Какое насекомое сделает больше взмахов крыльями за одну минуту и на сколько?

Пока ребята решают задачи у доски, в классе проводится фронтальный опрос:

  1. Что такое колебания?
  2. Приведите примеры колебаний в природе и технике.
  3. Что такое период колебаний? Единицы измерения?
  4. Что такое частота колебаний? Единицы измерения?
  5. Что такое амплитуда колебаний?

Проверяем и списываем задачи с доски, корректируем по форме записи и решению.

III. Объяснение нового материала (25 мин.)

Демонстрация колебательных процессов нитяного и пружинного маятника.

Если вывести системы из положения равновесия, то можем заметить, что через некоторое время колебания затухают. Почему колебания стали возможны?

При выведении систем из положения равновесия, им передается запас энергии, благодаря чему возникают колебания. Энергия заканчивается, система останавливается.

Такие колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными колебаниями.

Тогда, тело, прикрепленное к пружине, и грузик, подвешенный на нити, называют колебательными системами.

Или физическую систему (тело), в которой при отклонении от положения равновесия возникают и существуют колебания, называют колебательной системой.

Маятники: нитяной и пружинный можно отнести к колебательным системам.

Но, для определения основных характеристик, определяемых для колебательных систем, будем считать, что за небольшой промежуток времени потери энергии при колебательном движении достаточно малы, им можно пренебречь. Тогда эти системы можно считать идеальными.

Рассмотрим, что математический и пружинный маятники – это идеальные модели колебательных систем, в которых не действуют силы трения. Такие системы обладают, как любое физическое тело, обладают механической энергией.

(На доске удобнее расположить рисунки маятников рядом, разделив доску пополам. Сравнение положений маятников, характеристик колебательных процессов в сравнении).

Пружинный маятник

Пружинный маятник – это колебательная система, состоящая из материальной точки массой m и пружин,при движении которой не действуют силы трения.


Период колебаний пружинного маятника можно найти по формуле

где k – коэффициент жесткости пружины маятника. Как следует из полученной формулы, период колебаний пружинного маятника не зависит от амплитуды колебаний (в пределах выполнимости закона Гука).

Энергия колебаний пружинного маятника:

– Энергия колебаний – это сумма потенциальной энергии пружины и кинетической энергии груза.

Формулы потенциальной и кинетической энергий:

Рассмотрим поведение маятника и изменение его энергии в различных положениях:

1 – (крайнее верхнее положение), х – смещение max, v – скорость равна 0,

от х зависит потенциальная энергия, следовательно Е max, а кинетическая энергия связана со скоростью v, следовательно Е=0.

Переход из 1-2 сопровождается изменением следующих величин:

х – уменьшается, Е уменьшается, v – увеличивается, Е – увеличивается.

2 – (тело проходит положение равновесия)

v – скорость при прохождении положения равновесия самая большая, v – max, следовательно Е – max.

Переход из положения 2-3 происходит при увеличении х, то потенциальна энергия увеличивается, а v- скорость уменьшается, следовательно и кинетическая энергия тоже уменьшается.

3 – (крайне правое положение тела)

х – смещение max, v – скорость равна 0, следовательно Е max, а кинетическая энергия следовательно Е =0.

Математический маятник.


Рассмотрим простой маятник – шарик, подвешенный на длинной прочной нити. Такой маятник называется физический.

Если размеры шарика много меньше длины нити, то этими размерами можно пренебречь. Растяжением нити также можно пренебречь, так как оно очень мало. Если масса нити во много раз меньше массы шарика, то массой нити также можно пренебречь. В этом случае

мы получаем модель маятника, которая называется математическим маятником.

Математическим маятником называется, материальная точка массой m, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити длиной l в поле силы тяжести (или других сил)

Период малых колебаний математического маятника в поле силы тяжести Земли определяется по формуле Гюйгенса:

Энергия колебаний пружинного маятника:

– Энергия колебаний – это сумма потенциальной энергии пружины и кинетической энергии груза.

Формулы потенциальной и кинетической энергий:

IV. Обобщение материала. (6 мин.)

Тела могут совершать периодически повторяющиеся движения около неподвижной точки. При этом меняются параметры колебательной системы: положение тела. Его скорость, кинетическая и потенциальная энергия.

Колебательное движение очень распространено. Заставить колебаться можно любое тело, если приложить к нему силу — однократно или постоянно. К примеру, если подтолкнуть качели, они начнут качаться вперед-назад, и такое движение будет приблизительно повторяться до тех пор, пока качели полностью не остановятся.


Другой пример колебательного движения — тело, подвешенное к пружине. Если его потянуть вниз и отпустить, то за счет сил упругости оно сначала поднимется вверх, а затем снова опустится вниз, затем движения вверх-вниз будут повторяться. Со временем они прекратятся под действием силы сопротивления воздуха.


Колебаниями можно назвать даже движение гири, которую поднимается тяжелоатлет вверх, а затем опускает в низ. При этом он будет прикладывать к гире силу постоянно. Гиря будет колебаться до тех пор, пока к нему будет прикладываться эта сила.


Колебания — это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.

Механические колебания — это колебательные движения, совершаемые физическим телом в механической системе.

Механическая система — совокупность материальных точек (тел), движения которых взаимосвязаны между собой.

Какими бывают колебания?

Напомним, что в механической системе выделяют два вида сил:

  • Внутренние силы — это силы, которые возникают между телами внутри системы. Примером внутренних сил служат силы тяготения между телами солнечной системы.
  • Внешние силы — силы, которые действуют на тела системы со стороны тел, которые в эту систему не входят. Примером внешней силы может стать сила ветра, под действием которой шарик, подвешенный к опоре за нить, отклоняется в сторону порыва ветра.

Свободные колебания

Свободные колебания — колебания, происходящие в системе под действием внутренних сил после того, как эта система выведена из положения равновесия.

Колебательная система — механическая система, в которой возможно совершение свободных колебаний.

Свободные колебания в колебательной системе могут возникнуть только при наличии двух условий:

  1. После выведения из равновесия в колебательной системе появляются силы, направленные в сторону положения равновесия. Эти силы стремятся возвратить систему в положение равновесия.
  2. Трение между телами колебательной системы относительно мало. В противном случае колебания либо сразу затухнут, либо не начнутся совсем.

Примеры свободных колебаний:

  • колебания шарика на дне сферической чаши;
  • движение качелей после однократного толчка;
  • колебания груза на пружине после ее растяжения;
  • колебания струны после ее отклонения.


Примером колебательной системы также служит математический маятник — материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити. В действительности такого маятника не существует. Это идеализированная модель реального маятника, примером которого служит тяжелый шарик, подвешенный на длинной нити. В этом случае размером шарика и растяжением нити можно пренебречь.

В колебательную систему математического маятника входят:

  • нить;
  • тело, привязанное к нити;
  • Земля, в поле тяжести которой находится привязанное к нити тело.


В положении равновесия (точка О) шарик висит на нити и покоится. Если его отклонить от положения равновесия до точки А и отпустить, под действием силы тяжести шарик приблизится к положению равновесия. Так как к этому моменту шарик обретет скорость, он не сможет остановиться и приблизится к точке В. Затем он снова вернется в точку А через положение равновесия в точке О. Шарик будет колебаться, пока не затухнут под действием возникающей силы сопротивления воздуха.

Вынужденные колебания

Вынужденные колебания — колебания тел под действием внешних периодически изменяющихся сил.

Примерами вынужденных колебаний служат:

  • движение поршня в цилиндре;
  • раскачивание ветки дерева на ветру;
  • движение иглы швейной машинки;
  • движение качелей под действием постоянных толчков.


Затухающие и незатухающие колебания

Затухающие колебания — колебания, которые со временем затухают. При этом максимальное отклонение тела от положения равновесия с течением времени уменьшается.

Колебания затухают под действием сил, препятствующих колебательному движению. Так, шарик в сферической чаше перестает колебаться под действием силы трения. Математический маятник и качели перестают совершать колебательные движения за счет силы сопротивления воздуха.

Все свободные колебания являются затухающими, так как всегда присутствует трение или сопротивление среды.

Незатухающими колебаниями могут быть только те, которые совершаются под действием периодической внешней силы (вынужденные колебания). Так, ветка будет раскачиваться до тех пор, пока дует ветер. Когда он перестанет дуть, колебания ветки со временем затухнут. Иголка швейной машинки будет совершать колебательные движения до тех пор, пока швея вращает ручку привода. Когда она перестанет это делать, иголка сразу остановится.

Динамика колебательного движения

Для того чтобы описать количественно колебания тела пол действием силы упругости пружины или колебания шарика, подвешенного на нити, воспользуемся законами механики Ньютона.

Уравнение движения тела, колеблющегося под действием сил упругости

Рассмотрим колебательное движение шарика, вызванное силой упругости, возникшей при растяжении горизонтальной пружины вдоль оси Ох.


Согласно II закону Ньютона произведение массы тела на ускорение равно равнодействующей всех сил приложенных к телу. Поскольку сила трения пренебрежимо мала, мы можем считать, что в этой механической системе действует единственная сила — сила упругости. Учтем, что шарик колеблется вдоль одной прямой, и выберем одномерную систему координат Ох. Тогда:

m a x = F x у п р

Согласно закону Гука, проекция сила упругости прямо пропорциональная смещению шарика из положения равновесия (точки О). Смещение равно координате x шарика, причем проекция силы и координаты имеют разные знаки. Это связано с тем, что сила упругости всегда направлена к точке равновесия, в то время как расстояние от этой точки во время движения увеличивается в обратную сторону. Отсюда делаем вывод, что сила упругости равна:

F x у п р = − k x

где k — жесткость пружины.

Тогда уравнение движения шарики принимает вид:

Так как масса шарики и жесткость пружины для данной колебательной системы постоянны, отношение k m . . — постоянная величина. Отсюда делаем вывод, что проекция a x ускорения тела прямо пропорциональна его координате x, взятой с противоположным знаком.

Пример №1. Груз массой 0,1 кг прикрепили к пружине школьного динамометра жесткостью 40 Н/м. В начальный момент времени пружина не деформирована. После того, как груз отпускают, возникают колебания. Чему равна максимальная скорость груза?

Максимальной скорости груз достигнет при максимальном его отклонении от положения равновесия — в нижней точке траектории. Учтем, что тело движется вниз под действием силы тяжести. Но в то же время на него действует сила упругости, которая возникает в пружине и нарастает до тех пор, пока не становится равной по модулю силе тяжести. Применив III закон Ньютона получим:

∣ ∣ ∣ → F т я ж ∣ ∣ ∣ = ∣ ∣ ∣ → F у п р ∣ ∣ ∣

где y m a x — максимальное отклонение груза от положения равновесия. В этой точке скорость тела будет максимальная. Для нахождения этой величины используем формулу из кинематики:

y m a x = v 2 m a x − v 2 0 2 g . .

Начальная скорость равна нулю. Отсюда:

y m a x = v 2 m a x 2 g . .

m g = k v 2 m a x 2 g . .

Максимальная скорость равна:

v m a x = g √ 2 m k . . = 10 √ 2 · 0 , 1 40 . . ≈ 0 , 71 ( м с . . )

Уравнение движения математического маятника

Ниже на рисунке представлен математический маятник. Если мы выведем из положения равновесия шарик и отпустим, возникнет две силы:

  • сила тяжести, направленная вниз;
  • сила упругости, направленная вдоль нити.

При колебаниях шарика также будет возникать сила сопротивления воздуха. Но так как она очень мала, мы будем ею пренебрегать.

Чтобы описать динамику движения математического маятника, удобно силу тяжести разложить на две составляющие:

→ F т = → F τ + → F n

Причем компонента → F τ направлена перпендикулярно нити, а → F n — вдоль нее.

Компонента → F τ представляет собой проекцию силы тяжести в момент, когда нить маятника отклонена от положения равновесия (точки О) на угол α. Следовательно, она равна:

→ F τ = − → F т sin . α = − m g sin . α

Обозначим проекцию ускорения маятника на касательную к его траектории через a τ . Эта проекция характеризует быстроту изменения модуля скорости маятника. Согласно II закону Ньютона:

m a τ = − m g sin . α

Разделим обе части выражения на массу шарика m и получим:

При малом отклонении нити маятника от вертикали можно считать, что sin . α ≈ α (при условии, что угол измерен в радианах). Тогда:

Внимание! Чтобы перевести градусы в радианы, нужно умножить градусы на число π и поделить результат на 180. К примеру 2 о = 2∙3,14/180 рад., или 2 о = 0,035 рад.

При малом отклонении также дугу ОА мы можем принять за длину отрезка OA, который мы примем за s. Тогда угол α будет равен отношению противолежащего катета (отрезка s) к гипотенузе (длине нити l):

Так как ускорение свободного падения и длина нити для данной колебательной системы постоянны, то отношение g l . . — тоже постоянная величина.

Это уравнение похоже на то уравнение, которое мы получили для описания колебательного движения шарика под действием силы упругости. И оно также позволяет сделать вывод, что ускорение прямо пропорционально координате.

Пример №2. Определить длину нити, если шарик, подвешенный к ней, отклонится на 1 см. При этом нить образовала с вертикалью угол, равный 1,5 о .

При отклонениях на малый угол мы можем пользоваться следующей формулой:

Чтобы найти длину нити, нужно выразить угол α в радианах:

1 , 5 ° = 3 , 14 · 1 , 5 180 . . ≈ 0 , 026 ( р а д )

Тогда длина нити равна:

l = s α . . = 0 , 01 0 , 026 . . ≈ 0 , 385 ( м ) = 38 , 5 ( с м )

Основные характеристики колебательного движения

Амплитуда — максимальное отклонение тела от положения равновесия. Обозначается буквой A, иногда — xmax. Единиц измерения — метр (м).


Период — время совершения одного полного колебания. Обозначается буквой T. Единица измерения — секунда (с).

Период и частота колебаний связаны между собой следующей формулой:

Период колебаний также можно вычислить, зная количество совершенных колебаний N за время t:

Поскольку частота — это величина, обратная периоду колебаний, ее можно выразить в виде:

Пример №3. Определить частоту колебаний груза, если суммарный путь, который он прошел за 2 секунды под действием силы упругости, составил 1 м. Амплитуда колебаний равна 10 см.


Во время одного колебания груз проходит расстояние, равное 4 амплитудам. Посмотрите на рисунок. Положение равновесия соответствует состояние 2. Чтобы совершить одно полное колебание, сначала груз отводят в положение 1. Когда его отпускают, он проходит путь 1–2 и достигает положения равновесия. Этот путь равен амплитуде колебаний. Затем он продолжает движение до состояния 3. И в это время он проходит расстояние 2–3, равное еще одной амплитуде колебаний. Чтобы вернуться в исходное положение (состояние 1), нужно снова проделать путь в обратном направлении: сначала 3–2, затем 2–1.

Следовательно, количество колебаний равно отношению пройденного пути к амплитуде, помноженной на 4:

Так как мы знаем, что эти колебания совершались в течение 2 секунд, для вычисления частоты мы можем использовать формулу:

ν = N t . . = s 4 A t . . = 1 4 · 0 , 1 · 2 . . = 1 , 25 ( Г ц )

В таблице представлены данные о положении шарика, колеблющегося вдоль оси Ох, в различные моменты времени.


Каков период колебаний шарика?

Алгоритм решения

Решение

Из таблицы видно, что амплитуда колебаний равна 15 мм. Следовательно, максимальное отклонение в противоположную сторону составляет –15 мм. Расстояние между двумя максимальными отклонениями от положения равновесия шарика равно половине периода колебаний. Этим значения в таблице соответствует время 1 и 3 секунды соответственно. Следовательно, разница между ними — половина периода. Тогда период будет равен удвоенной разнице во времени:

T = 2 ( t 2 − t 1 ) = 2 ( 3 − 1 ) = 4 ( с )

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Пружина всё время остается растянутой. Как ведут себя потенциальная энергия пружины, кинетическая энергия груза, его потенциальная энергия в поле тяжести, когда груз движется вверх к положению равновесия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.


Алгоритм решения

1. Вспомнить, от чего зависит потенциальная энергия пружины, и установить, как она меняется, когда она поднимает груз в поле тяжести земли к положению равновесия.

2. Вспомнить, от чего зависит кинетическая энергия тел, и установить, как она меняется в рассматриваемый промежуток времени.

3. Вспомнить, от чего зависит потенциальная энергия тел, и установить, как она меняется относительно земли.

Решение

Потенциальная энергия пружины определяется формулой:

где k — коэффициент жесткости пружины, а x — ее удлинение. Величина x была максимальной в нижней точке траектории. Когда пружина начинает сжиматься, она уменьшается. Так как потенциальная энергия зависит от квадрата x прямо пропорционально, то при уменьшении этой величины потенциальная энергия пружины тоже уменьшается.

Кинетическая энергия тела определяется формулой:

В нижней точке траектории скорость шарика была равна нулю. Но к этому времени потенциальная энергия пружины достигла максимума. Она начинает с ускорением поднимать шарик вверх, сжимаясь. Следовательно, скорость растет. Так как кинетическая энергия зависит от квадрата скорости тела прямо пропорционально, то при увеличении скорости этой величины кинетическая энергия шарика тоже увеличивается.

Потенциальная энергия тел в поле тяжести земли определяется формулой:

Масса и ускорение свободного падения шарика — постоянные величины. Следовательно, потенциальная энергия зависит только от расстояния до поверхности земли. Когда пружина поднимает шарик, расстояние между ним и землей увеличивается. Так как потенциальная энергия зависит от расстояния прямо пропорционально, то при его увеличении потенциальная энергия шарика тоже растет.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

В таблице представлены данные о положении шарика, прикреплённого к пружине и колеблющегося вдоль горизонтальной оси Ох, в различные моменты времени.


Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

А) Потенциальная энергия пружины в момент времени 1,0 с максимальна.

Б) Период колебаний шарика равен 4,0 с.

В) Кинетическая энергия шарика в момент времени 2,0 с минимальна.

Г) Амплитуда колебаний шарика равна 30 мм.

Д) Полная механическая энергия маятника, состоящего из шарика и пружины, в момент времени 3,0 с минимальна.

Алгоритм решения

  1. Проверить истинность каждого утверждения.
  2. Выбрать 2 верных утверждения.

Решение

При выполнении заданий с кратким ответом впишите в поле для ответа цифру, которая соответствует номеру правильного ответа, или число, слово, последовательность букв (слов) или цифр. Ответ следует записывать без пробелов и каких-либо дополнительных символов. Дробную часть отделяйте от целой десятичной запятой. Единицы измерений писать не нужно.

Если вариант задан учителем, вы можете вписать или загрузить в систему ответы к заданиям с развернутым ответом. Учитель увидит результаты выполнения заданий с кратким ответом и сможет оценить загруженные ответы к заданиям с развернутым ответом. Выставленные учителем баллы отобразятся в вашей статистике.

Задание. Тело А бросили с земли вертикально вверх со скоростью На какой высоте находилось тело Б, которое, будучи брошенным с горизонтальной скоростью одновременно с телом А, столкнулось с ним в полёте? Расстояние по горизонтали между исходными положениями тел равно 4 м. Ускорение свободного падения принять В ответе укажите высоту в метрах целым числом без единицы измерения.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. Два одинаковых упругих шарика подвешены на невесомых нерастяжимых нитях таким образом, что нити параллельны и центры тяжести шариков находятся на одном уровне. Длина нити первого шарика второго Нить второго шарика отклонили на небольшой угол и отпустили. Сколько раз столкнутся шарики за время прошедшее с начала движения второго шарика? Ускорение свободного падения принять Ответ укажите целым числом.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. По внутренней цилиндрической поверхности радиуса катится диск радиуса Определите радиус кривизны траектории точки A. В ответе укажите величину радиуса в сантиметрах целым числом без единицы измерения.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. На гладком горизонтальном столе лежит шар массы прикреплённый к пружине с коэффициентом упругости В шар попадает тело массы имеющее в момент удара скорость, направленную вдоль оси пружины. Считая удар абсолютно неупругим, определите количество теплоты, выделившееся при ударе, если известно, что максимальная деформация пружины Ответ дайте в Джоулях целым числом без указания единицы измерения.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. В паровой котёл объёмом накачали воду массы и нагрели её до температуры Найдите давление P паров в котле. Плотность насыщенных паров воды при этой температуре равна Ответ дайте в МПа десятичной дробью, округлив её значение до сотых долей.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. Идеальный газ используется как рабочее тело в тепловой машине, работающей по циклу, состоящему из адиабатического расширения 1-2, изотермического сжатия 2-3 и изобарического расширения 3-1. КПД цикла равен При изотермическом сжатии над газом совершается работа Найдите работу, которую совершает машина в этом цикле. Ответ дайте в Джоулях целым числом без указания единицы измерения.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. Внутри электрически нейтрального проводящего шара радиуса R имеются три полости, в которых находятся точечные заряды: в одной полости, — в другой и — в третьей. Найдите отношение потенциала в точке, находящейся на расстоянии от центра шара, к потенциалу в точке, находящейся на расстоянии от центра шара. Ответ дайте целым числом.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание.Из проводников изготовлен куб. В середине каждого ребра куба расположен воздушный конденсатор ёмкости C, полностью заполненный диэлектриком с диэлектрической проницаемостью Найдите отношение ёмкости этой батареи конденсаторов к ёмкости батареи, в которой из конденсаторов, расположенных на рёбрах, выходящих из вершин A и B, диэлектрик удалили. Куб включается в цепь вершинами A и B. Ответ укажите числом в виде десятичной дроби, округлив её значение до десятых долей.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

Задание. Две вертикальные проводящие рейки, расстояние между которыми находятся в однородном магнитном поле, индукция которого направлена перпендикулярно плоскости рисунка. Сверху концы реек соединены через батарею с ЭДС и внутренним сопротивлением а снизу — через резистор с сопротивлением В начальный момент проводящую перемычку массой удерживают неподвижной, а затем отпускают. Через некоторое время перемычка движется вниз с установившейся скоростью. Пренебрегая силами трения, найдите установившуюся скорость движения перемычки. Ответ дайте целым числом в метрах в секунду.


Решения заданий с развернутым ответом не проверяются автоматически.
На следующей странице вам будет предложено проверить их самостоятельно.

В точках В, С пружина растянута, на тело действует сила упругости (сила растяжения).
В точках D, А пружина сжата, на тело действует сила упругости (сила сжатия). В точке О пружина не растянута и не сжата. сила упругости не действует (точка равновесия).

2. Пользуясь рисунком 49, объясните, почему по мере приближения шарика к точке О с любой стороны его скорость увеличивается, а по мере удаления от точки О в любую сторону скорость шарика уменьшается.

При приближении шарика к точке О направлении скорости и ускорения шарика совпадают, поэтому скорость увеличивается. При удалении шарика от точки О скорость и ускорение разнонаправленны, поэтому скорость уменьшается. Ускорение обусловлено силой упругости.

3. Почему шарик не останавливается, дойдя до положения равновесия?

Шарик не останавливается, т.к. он при прохождении точки равновесия обладает скоростью, но на него в этой точке не действует сила упругости.

4. Какие колебания называются свободными?

Свободными называются колебания происходящие благодаря только начальному запасу энергии.

5. Что называется колебательными системами?

Колебательными системами называют такие системы тел, которые способны совершать свободные колебания.

6. Что называется маятником?

Под маятником понимают твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.

7. Чем отличается пружинный маятник от нитяного?

В колебательную систему пружинный маятник входит тело и пружина к которому оно прикреплено. В колебательную систему нитяной маятник входит тело и нить к которому оно подвешено.

Упражнения

1. Какие из перечисленных систем являются колебательными?

Колебательные системы - б), г), е). Не колебательные системы - а), в), д).

а) колебания происходят под действием силы упругости шнуров; б) нет, такая сила не возникла бы; в) в эту колебательную систему входят шнуры и диск; г) да, такая система является маятником.

Читайте также: