Задание 5

Механика: анализ процессов и явлений (изменение величин) · 85 заданий

Задание №5
№5Лёгкое
На рисунке приведены зависимости координат x двух грузов 1 и 2 от времени t в процессе их малых колебаний на гладкой горизонтальной плоскости. Грузы и…
Гармонические колебания материальной точки
Задание №5
№5Сложное
Математический маятник с частотой свободных колебаний 0,5 Гц отклонили на небольшой угол от положения равновесия в положение 1 и отпустили из сост…
Гармонические колебания материальной точки
Задание №5
№5Среднее
Тело совершает гармонические колебания вдоль оси Ох. В таблице приведены координаты этого тела через равные промежутки времени. Из приведённого ниже с…
Гармонические колебания материальной точки
Задание №5
№5Среднее
На рисунке показан график зависимости координаты х тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t. Из приведённого ниже списка выберите все верные утвер…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №5
№5Лёгкое
Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён лёгкой горизонтальной пружиной с вертикальной стенкой. Груз немного смещают от по…
Гармонические колебания материальной точки
Задание №5
№5Сложное
На наклонной плоскости находится брусок массой 2 кг, для которого составлена таблица зависимости модуля силы трения F_тр от угла наклона плоскости к г…
Сила трения
Задание №5
№5Сложное
Тело брошено вертикально вверх с поверхности Земли в момент времени t = 0. В таблице приведены результаты измерения модуля скорости тела в зависимости…
Свободное падение
Задание №5
№5Лёгкое
В таблице представлены данные о положении шарика, прикреплённого к пружине и совершающего незатухающие колебания вдоль горизонтальной оси Ох, в различ…
Гармонические колебания материальной точки
Задание №5
№5Сложное
На рисунке приведены графики зависимости проекции v_x скорости от времени t для двух тел А и В, движущихся вдоль оси Ох. Выберите все верные утвержден…
Скорость материальной точки
Задание №5
№5Сложное
На наклонной плоскости находится брусок массой 2 кг, для которого составлена таблица зависимости модуля силы трения F_тр от угла наклона плоскости к г…
Сила трения
Задание №5
№5Сложное
Тело брошено вертикально вверх с поверхности Земли в момент времени t = 0. В таблице приведены результаты измерения модуля скорости тела в зависимости…
Свободное падение
Задание №5
№5Среднее
На рисунке приведены графики зависимости проекции v_x скорости от времени t для двух тел А и В, движущихся вдоль оси Ох. Выберите все верные утвержден…
Скорость материальной точки

Задание №5 — Гармонические колебания материальной точки

На рисунке приведены зависимости координат $\text{x}$ двух грузов 1 и 2 от времени $t$ в процессе их малых колебаний на гладкой горизонтальной плоскости. Грузы имеют одинаковую массу m и прикреплены к пружинам жёсткостью $\text{k}_{1}$ (груз 1) и жёсткостью $k_{2}$ (груз 2). Колебания груза 1 обозначены сплошной линией, груза 2 - пунктиром. Выберите все верные утверждения о движении грузов.

1) Максимальные потенциальные энергии деформированных пружин одинаковы.
2) Максимальная кинетическая энергия груза 1 в четыре раза больше, чем максимальная кинетическая энергия груза 2.
3) Амплитуды колебаний грузов одинаковы.
4) Периоды колебаний грузов одинаковы.
5) Жёсткость пружины $k_{1}$ меньше жёсткости пружины $k_{2} .$

Правильный ответ

Пояснение

Решение:
Из графика видно, периоды тел одинаковы $T_{1} = T_{2} ,$ а вот амплитуды отличаются в два раза $A_{1} = 2 A_{2} .$

1) Максимальная потенциальная энергия определяется формулой $E_{\pi_{max}} = \frac{kA^{2}}{2} ,$ следовательно из-за разных амплитуд значение энергий тоже будет разное. Неверно.

2) По закону сохранения энергии максимальная кинетическая энергия равна максимальной потенциальной $E_{\pi_{max}} = \frac{kA^{2}}{2} .$ Так как амплитуды отличаются в два раза, следовательно максимальные потенциальные энергии отличаются в 4 раза, тогда и максимальные кинетические энергии тоже отличаются в 4 раза. Верно.

3) Амплитуды отличаются в 2 раза. Неверно.

4) Периоды колебаний одинаковы и равны 4 с. Верно.

5) Из формулы периода пружинного маятника $T = 2 \pi \sqrt{\frac{m}{k}}$ следует, что жесткости равны друг другу, так как периоды и массы одинаковые. Неверно.

Ответ: 24

Источник: ФИПИ