Задание №15 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы экспериментально исследовать зависимость одной физической величины от другой, необходимо придерживаться метода научного познания. В данном случае мы изучаем зависимость периода колебаний пружинного маятника $T$ от массы подвешиваемого груза $m$.

Согласно формуле периода колебаний пружинного маятника:
$T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$,
где $m$ — масса груза, а $k$ — жёсткость пружины.

Чтобы выявить зависимость периода именно от массы, необходимо соблюдать следующие условия:
1. Величина, зависимость от которой мы ищем (масса $m$), должна изменяться.
2. Все остальные параметры системы, которые могут повлиять на результат (в данном случае жёсткость пружины $k$), должны оставаться неизменными (постоянными).

Проанализируем представленные на рисунке установки:
— Установка А: жёсткость пружины $k$, подвешено 4 груза.
— Установка Б: жёсткость пружины $\frac{k}{2}$, подвешено 4 груза.
— Установка В: жёсткость пружины $\frac{k}{4}$, подвешен 1 груз.
— Установка Г: жёсткость пружины $k$, подвешен 1 груз.

Сравним пары:
— В паре А и Г жёсткость пружин одинакова (равна $k$), а количество грузов (и, следовательно, общая масса $m$) различно: в установке А — 4 груза, в установке Г — 1 груз. Это позволяет исследовать влияние массы на период при прочих равных условиях.
— В остальных парах (А и Б, Б и В, В и Г) меняется либо только жёсткость, либо и жёсткость, и масса одновременно, что не позволяет сделать однозначный вывод о влиянии только массы.

Таким образом, для исследования зависимости периода колебаний от массы груза подходит пара установок А и Г.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ