Задание 5 ЕГЭ по физике · задача 5E23A7
|
|
Математический маятник с частотой свободных колебаний 0,5 Гц отклонили на небольшой угол от положения равновесия в положение 1 и отпустили из состояния покоя (см. рисунок). Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия маятника отсчитывается от положения равновесия. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, описывающие процесс колебаний маятника.
| 1) | При движении из положения 3 в положение 2 модуль силы натяжения нити уменьшается. | |
| 2) | Потенциальная энергия маятника в первый раз достигнет своего максимума через 2 с после начала движения. | |
| 3) | Через 0,5 с маятник первый раз вернётся в положение 1. | |
| 4) | Кинетическая энергия маятника в первый раз достигнет своего максимума через 0,5 с после начала движения. | |
| 5) | При движении из положения 2 в положение 3 полная механическая энергия маятника остаётся неизменной. |
Показать ответ и разбор
Разбор
Маятник начинают из крайнего положения $1 (v = 0)$. Движение происходит без сопротивления воздуха, поэтому полная механическая энергия сохраняется.
Утверждение 1 неверно: при движении из 3 в 2 скорость растёт, а сила натяжения нити $T = mg cos\theta + mv^{2}/l$ увеличивается.
Утверждение 2 неверно: потенциальная энергия максимальна в крайних положениях. Из 1 маятник впервые приходит в положение 3 через $T/2 = 1$ с.
Утверждение 3 неверно: полный период $T = 2$ с, поэтому маятник вернётся в положение 1 только через 2 с.
Утверждение 4 верно: кинетическая энергия максимальна в положении равновесия 2. Время от 1 до 2 равно $T/4 = 0,5$ с.
Утверждение 5 верно: сопротивление воздуха отсутствует, поэтому при движении из 2 в 3 полная механическая энергия не меняется.