Задание №5 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы экспериментально определить зависимость одной физической величины от другой, необходимо соблюдать правила проведения научного эксперимента. В данном случае нам нужно выяснить, зависит ли частота колебаний пружинного маятника от массы груза.

Согласно методу единственного различия, для проведения такого исследования необходимо выбрать два маятника, которые удовлетворяют следующим условиям:
1. Изменяемый параметр: Массы грузов $m$ у этих маятников должны быть разными, так как именно влияние массы мы хотим изучить.
2. Постоянные параметры: Все остальные характеристики системы, которые могут повлиять на частоту колебаний, должны быть одинаковыми. Для пружинного маятника таким параметром является жесткость пружины $k$.

Проанализируем представленные на рисунке маятники:
- Маятник А: жесткость $k_{1}$, масса груза $m$.
- Маятник Б: жесткость $k_{3}$, масса груза $2m$ (состоит из двух грузиков).
- Маятник В: жесткость $k_{2}$, масса груза $m$.
- Маятник Г: жесткость $k_{2}$, масса груза $2m$ (состоит из двух грузиков).

Сравним пары:
- Пара В и Г: оба маятника имеют одинаковую жесткость пружины $k_{2}$, но при этом у них разные массы грузов (у маятника В — один грузик, у маятника Г — два грузика). Это идеальное условие для эксперимента.
- Остальные пары (Б и В, А и В, А и Г) не подходят, так как в них одновременно различаются и жесткость пружин, и/или массы, что не позволит сделать однозначный вывод о влиянии только массы.

Таким образом, для установления зависимости частоты колебаний от массы груза следует использовать пару маятников В и Г.

Ответ: 1

Источник: ФИПИ