Задание 6

Механика: анализ процессов и применение законов · 86 заданий

Задание №6
№6
Шарик, брошенный горизонтально с высоты H с начальной скоростью V₀ за время t пролетел в горизонтальном направлении расстояние L (см. рисунок). Как из…
Свободное падение
Задание №6
№6
Космический исследовательский зонд обращается по круговой орбите вокруг Марса. В результате перехода на другую круговую орбиту центростремительное…
Закон всемирного тяготения
Задание №6
№6
После удара шайба начала скользить вверх по гладкой наклоннойи плоскости со скоростью v₀, как показано на рисунке, и в момент t = t₀ вернулась в исход…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
Камень подбросили вверх. Как меняются по мере подъёма ускорение камня и его потенциальная энергия? Сопротивление воздуха не учитывать. Для каждой вели…
Свободное падение
Задание №6
№6
На рисунке показан график зависимости координаты х тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимос…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
На рисунке показан график зависимости координаты х тела, движущегося вдоль оси Оx, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимос…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
После удара момент времени t = 0 шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости с начальной скоростью (v)₀, как показано на рисунке. В мо…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
Ученик исследовал движение бруска по наклонной плоскости. Он определил, что брусок, начиная движение из состояния покоя, проходит 20 см с ускорением 1…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
B момент времени t = 0 мяч брошен вверх с поверхности Земли со скоростью v₀, как показано на рисунке. Графики А и Б отображают изменение с течением вр…
Свободное падение
Задание №6
№6
На рисунке показан график зависимости координаты х тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимос…
Равноускоренное прямолинейное движение
Задание №6
№6
После удара в момент времени t = 0 шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости с начальной скоростью (v)₀, как показано на рисунке. В…
Закон изменения и сохранения механической энергии
Задание №6
№6
После удара в момент t = 0 шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости с начальной скоростью v₀, как показано на рисунке, и в момент в…
Равноускоренное прямолинейное движение

Задание №6 — Гармонические колебания материальной точки

Железный сплошной шарик совершает малые свободные колебания на лёгкой нерастяжимой нити. Затем этот шарик заменили на сплошной алюминиевый шарик такого же диаметра. Амплитуда колебаний в обоих случаях одинакова. Как при этом изменятся частота колебаний и максимальная кинетическая энергия шарика? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

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

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Шарик на лёгкой нерастяжимой нити при малых колебаниях — математический маятник. Его период и частота равны

$T=2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}},\qquad \nu=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{g}{L}}$ .

Частота зависит только от длины нити и ускорения свободного падения и не зависит от массы шарика. Длина нити не изменилась, поэтому частота не изменится — цифра 3.

Максимальная кинетическая энергия достигается в нижней точке. По закону сохранения механической энергии $\dfrac{mv_{\max}^{2}}{2}=mgh$ , где $h$ — высота подъёма шарика при отклонении, определяемая амплитудой колебаний. Отсюда

$E_{k\,\max}=\dfrac{mv_{\max}^{2}}{2}=mgh$ .

Амплитуда (а значит и $h$ ) одинакова, поэтому $E_{k\,\max}$ прямо пропорциональна массе шарика. При одинаковом диаметре объёмы шариков равны, а $m=\rho V$ ; плотность алюминия $\left(\approx 2700\ \text{кг/м}^{3}\right)$ меньше плотности железа $\left(\approx 7800\ \text{кг/м}^{3}\right)$ , поэтому масса алюминиевого шарика меньше и максимальная кинетическая энергия уменьшится — цифра 2.

Ответ: 32