Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д6 B6 № 3892
i

Ма­лень­кий шарик, под­ве­шен­ный на лег­кой не­рас­тя­жи­мой нити, со­вер­ша­ет ко­ле­ба­ния. Когда шарик про­хо­дит по­ло­же­ние рав­но­ве­сия, с по­мо­щью спе­ци­аль­но­го за­жи­ма, рас­по­ло­жен­но­го в точке А, из­ме­ня­ют по­ло­же­ние точки под­ве­са. Как при этом из­ме­ня­ют­ся сле­ду­ю­щие фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны: пе­ри­од ко­ле­ба­ний ша­ри­ка, мак­си­маль­ный угол от­кло­не­ния ша­ри­ка от по­ло­же­ния рав­но­ве­сия, мо­дуль силы на­тя­же­ния нити в точке О?

 

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния.

 

1.  Уве­ли­чи­ва­ет­ся.

2.  Умень­ша­ет­ся.

3.  Не из­ме­ня­ет­ся.

 

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

 

Пе­ри­од ко­ле­ба­ний

ша­ри­ка

Мак­си­маль­ный угол от­кло­не­ния

ша­ри­ка от по­ло­же­ния рав­но­ве­сия

Мо­дуль силы на­тя­же­ния

нити в точке О

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пе­ри­од ко­ле­ба­ний ма­те­ма­ти­че­ско­го ма­ят­ни­ка свя­зан с дли­ной под­ве­са и уско­ре­ни­ем сво­бод­но­го па­де­ния со­от­но­ше­ни­ем:  T=2 Пи ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: g конец дроби конец ар­гу­мен­та . Таким об­ра­зом, если из­ме­нить точку под­ве­са так, как по­ка­за­но на кар­тин­ке, пе­ри­од ко­ле­ба­ний умень­шит­ся (А  — 2).

Вы­пи­шем вто­рой закон Нью­то­на для ша­ри­ка в точке O в про­ек­ции на вер­ти­каль­ную ось:  T минус mg=ma. Уско­ре­ние a есть цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние дви­же­ния по окруж­но­сти. Как из­вест­но, оно свя­за­но со ско­ро­стью дви­же­ния и ра­ди­у­сом окруж­но­сти со­от­но­ше­ни­ем: a= дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: R конец дроби . При пе­ре­ме­ще­нии точки под­ве­са ма­ят­ни­ка в точку A ско­рость дви­же­ния ша­ри­ка в точке O не из­ме­нит­ся, а вот ра­ди­ус окруж­но­сти, по ко­то­рой дви­га­ет­ся шарик, умень­шит­ся. Сле­до­ва­тель­но, уско­ре­ние ша­ри­ка в точке O уве­ли­чит­ся. От­сю­да сразу видим, что и сила на­тя­же­ния нити в этой точке уве­ли­чит­ся:  T=m левая круг­лая скоб­ка g плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка (В  — 1).

При ко­ле­ба­ния вы­пол­ня­ет­ся закон со­хра­не­ния пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии. При пе­ре­ме­ще­нии точки под­ве­са в точку  A энер­гия так же не из­ме­ня­ет­ся. По­это­му мак­си­маль­ная вы­со­та подъ­ема ша­ри­ка над по­ло­же­ни­ем рав­но­ве­сия в ре­зуль­та­те та­ко­го из­ме­не­ния оста­нет­ся той же. Но так как длина под­ве­са умень­ши­лась, легко за­ме­тить, что мак­си­маль­ный угол от­кло­не­ния те­перь будет боль­ше (Б  — 1).

 

Ответ: 211.

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.5.2 Пе­ри­од и ча­сто­та ко­ле­ба­ний
Гость 13.01.2013 22:11

по­че­му вы вос­поль­зо­ва­лись цен­тро­стре­ми­тель­ным уско­ре­ни­ем при ре­ше­нии Б, ведь уско­ре­ние при ко­ле­ба­ни­ях по­сто­ян­но ме­ня­ет­ся

И по­че­му ам­пли­ту­да уве­ли­чит­ся (В)? Ам­пли­ту­да это же вроде мак­си­маль­ное от­кло­не­ние от рав­но­ве­сия

Алексей

Доб­рый день!

Ма­ят­ник дви­га­ет­ся по вер­ти­каль­но ори­ен­ти­ро­ван­ной окруж­но­сти. Уско­ре­ние ма­ят­ни­ка скла­ды­ва­ет­ся из ка­са­тель­но­го и цен­тро­стре­ми­тель­но­го. В точке О ка­са­тель­ное уско­ре­ние об­ра­ща­ет­ся в ноль, а цен­тро­стре­ми­тель­ное оста­ет­ся. В ре­ше­нии рас­смат­ри­ва­ет­ся про­ек­ция вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на на вер­ти­каль­ную ось. То есть в дан­ном слу­чае на эту ось про­ек­ти­ру­ет­ся имен­но цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние.

В усло­вии спра­ши­ва­ет­ся об из­ме­не­нии мак­си­маль­но­го угла от­кло­не­ния, по­это­му он и об­суж­да­ет­ся.

Гость 15.05.2013 20:39

Здрав­ствуй­те! я вот хотел уточ­нить по по­во­ду ско­ро­сти! у нас есть фор­му­ла : ско­рость = 2пr/T

тогда если r=l? а T умень­шит­ся в ко­рень из l , то ско­рость умень­шит­ся тоже в ко­рень из l.

тогда a( уско­ре­ние) не из­ме­нит­ся! тогда и сила на­тя­же­ния не из­ме­нит­ся!

Вот так вот!Ска­жи­те я прав или нет!? за­ра­нее спа­си­бо!)

Алексей

Доб­рый день!

Ваша фор­му­ла для рав­но­мер­но­го дви­же­ния по окруж­но­сти, а не для ко­ле­ба­ний ма­ят­ни­ка