Задание 5 ЕГЭ по физике · задача 562826

Тема: 1.5 Механические колебания и волны · 2 балла · ответ подтверждён проверкой ФИПИ

t , c	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
х , см	2,0	1,4	0,0	–1,4	–2,0	–1,4	0,0	1,4	2,0

Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён пружиной со стенкой. Груз немного смещают от положения равновесия вдоль оси пружины и отпускают из состояния покоя, после чего он начинает совершать гармонические колебания, двигаясь вдоль оси пружины, вдоль которой направлена ось Ox . В таблице приведены значения координаты груза х в различные моменты времени t . Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице.

	1)	Период колебаний груза равен 1,6 с.
	2)	Частота колебаний груза равна 0,25 Гц.
	3)	В момент времени 1,2 с модуль ускорения груза минимален.
	4)	Модуль силы, с которой пружина действует на груз, максимален в момент времени 0,6 с.
	5)	В момент времени 1,6 с кинетическая энергия груза минимальна.

Решить в тренажёре с автопроверкой →

Показать ответ и разбор

Ответ: 135 (верны: 1, 3, 5)

Разбор

Посмотрим на таблицу: в момент $t = 0$ груз находится в точке $x = 2,0$ см, а в момент $t = 1,6$ с он снова оказывается точно там же. Это значит, что период колебаний $T = 1,6$ с, поэтому утверждение 1 верно.

Частота $f = 1/T = 1/1,6 \approx 0,625$ Гц, а не 0,25 Гц, поэтому утверждение 2 неверно.

Ускорение в гармонических колебаниях $a = −\omega^{2}x$. Его модуль минимален, когда |x| $= 0$, то есть в положении равновесия. В таблице при $t = 1,2$ с как раз $x = 0,0$ см, значит утверждение 3 верно.

Сила пружины $F = −kx$, поэтому |F| максимальна при максимальном |x|. При $t = 0,6$ с $x = −1,4$ см, а максимум |x| $= 2,0$ см, поэтому утверждение 4 неверно.

Кинетическая энергия минимальна (равна нулю) в точках максимального отклонения, где скорость равна нулю. При $t = 1,6$ с $x = 2,0$ см — это как раз такая точка, значит утверждение 5 верно.

Итого верны утверждения 1, 3 и 5.