Задание 20 ЕГЭ по физике · задача FA9CF6
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза. У него имеется пять пружинных маятников, характеристики которых приведены в таблице. Какие два маятника необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? Грузы сплошные. Запишите в ответе номера выбранных маятников.
| № маятника | Жёсткость пружины, Н/м | Объём груза, см 3 | Материал, из которого сделан груз |
| 1 | 40 | 30 | алюминий |
| 2 | 60 | 60 | алюминий |
| 3 | 40 | 30 | медь |
| 4 | 10 | 30 | алюминий |
| 5 | 10 | 60 | медь |
Показать ответ и разбор
Ответ: 13 (номера 1 и 3)
Разбор
Чтобы обнаружить, как период колебаний пружинного маятника зависит именно от массы груза, нужно оставить жёсткость пружины неизменной и поменять только массу. Период даётся формулой $T = 2\pi \sqrt{m/k}$, поэтому при постоянном k изменение m напрямую покажет зависимость.
Смотрим таблицу: одинаковая жёсткость $k = 40$ Н/м только у маятников 1 и 3. У них одинаковый объём груза, но разные материалы — алюминий и медь. Плотность меди больше, значит, масса груза у маятника 3 будет больше, чем у маятника 1. Все остальные маятники либо имеют другую жёсткость, либо не позволяют сравнить только массу.
Берём маятники 1 и 3 — и можно проводить измерения.
Смотрим таблицу: одинаковая жёсткость $k = 40$ Н/м только у маятников 1 и 3. У них одинаковый объём груза, но разные материалы — алюминий и медь. Плотность меди больше, значит, масса груза у маятника 3 будет больше, чем у маятника 1. Все остальные маятники либо имеют другую жёсткость, либо не позволяют сравнить только массу.
Берём маятники 1 и 3 — и можно проводить измерения.