Задача 3159 Груз, привязанный к нити, отклонили от...

danker

10.05.2015

Груз, привязанный к нити, отклонили от положения равновесия и в момент t=0 отпустили из состояния покоя (смотри рисунок).

На графиках А и Б показано изменение физических величин, характеризующих движение груза после этого. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответсвующую позицию из второго столбца.

slava191

08.08.2015

Рассмотрим колебания маятника, мысленно исключив тормозящее действие воздушной среды. Вот маятник в крайнем левом положении. Он там замер, его скорость равна нулю и кинетическая энергия равна нулю. Зато потенциальной энергии запасено максимальное количество. Ведь он в этом положении выше всего поднят над землёй. Пошёл вниз. Разгоняется. Кинетическая энергия возрастает, потому что возрастает скорость. А потенциальная уменьшается, потому что уменьшается его высота подъема. В самой нижней точке потенциальная равна нулю, а кинетическая максимальна. И под действием этой кинетической энергии маятник пролетает нижнее положение и пошёл вверх направо. Он замедляется, кинетическая энергия уменьшается. Зато он поднимается выше - и возрастает запас его потенциальной энергии. Получается, что потенциальная энергия сначала как бы переходит в кинетическую, а потом наоборот – кинетическая в потенциальную. Туда-сюда-обратно маятник ходит за время, называемое «периодом» колебания. А от крайней левой точки до крайней правой – за полпериода. Как же будут изменяться физические величины, приведённые в задаче, с течением времени? Координата X. В начале – максимальный минус;

через ¼ периода – нуль; через полпериода –
максимальный плюс: через ¾ периода 0; через
ровно 1 период - максимальный минус.
Такому характеру изменений координаты Х вполне
подходит график Б.
Проекция скорости Vx
Начало = 0
¼ периода – положительный максимум
½ периода = 0
¾ периода – отрицательный максимум (скорость направлена в сторону,
противоположную положительному направлению оси Х)
1 период =0
Как видим, такого графика нет.
Кинетическая энергия Ek
В начале =0 (маятник неподвижен, скорость его равна нулю)
¼ периода – максимум (скорость максимальна)
½ периода = 0
¾ периода = максимум
1 период = 0
Нет такого графика
Потенциальная энергия Еп
В начале – максимум (маятник поднят максимально высоко)
¼ периода = 0 (маятник занимает самое низшее положение)
½ периода – максимум
¾ периода = 0
1 период – максимум
Соответствует график А.

Ответ 41