Задание №5 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы экспериментально исследовать зависимость одной физической величины от другой, необходимо придерживаться метода научного познания, который называется «метод единственного различия».

1. Формулировка условия: Нам нужно выяснить, зависит ли частота колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины $k$. Согласно формуле частоты колебаний пружинного маятника $\nu = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{k}{m}}$, частота зависит от двух основных параметров: жёсткости пружины $k$ и массы груза $m$.

2. Выбор параметров: Чтобы в ходе эксперимента определить влияние именно жёсткости пружины, мы должны изменять только этот параметр (жёсткость), оставляя все остальные параметры системы неизменными. В данном случае неизменной должна оставаться масса груза $m$.

3. Анализ рисунка:
— Маятник А: жёсткость $k_1$, масса груза $m$ (один грузик).
— Маятник Б: жёсткость $k_1$, масса груза $2m$ (два грузика).
— Маятник В: жёсткость $k_2$, масса груза $m$ (один грузик).
— Маятник Г: жёсткость $k_3$, масса груза $2m$ (два грузика).

4. Сравнение пар:
— Пара А и Б: жёсткость одинаковая ($k_1$), массы разные. Подходит для изучения зависимости частоты от массы.
— Пара А и В: жёсткости разные ($k_1$ и $k_2$), а массы грузов одинаковые (по одному грузику). Это именно то, что требуется для решения нашей задачи.
— Пара А и Г: различаются и жёсткости, и массы. Такой эксперимент не позволит сделать однозначный вывод.
— Пара Б и В: различаются и жёсткости, и массы.

Таким образом, для установления зависимости частоты от жёсткости пружины необходимо выбрать маятники А и В.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ