Задание №20 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: 24
Условие
Пружинный маятник представляет собой систему, состоящую из груза, закрепленного на гладкой горизонтальной спице, и двух одинаковых легких пружин, прикрепленных к грузу с двух сторон. Другие концы пружин прикреплены к стенкам. В положении равновесия пружины не деформированы. В таблице приведены возможные комплекты грузов и пружин, которые можно использовать для сборки такого маятника. Какие два комплекта необходимо использовать для того, чтобы установить, как зависит период колебаний этого маятника от массы груза?
| № комплекта | Масса груза | Жесткость пружины |
|---|---|---|
| 1 | m | k |
| 2 | 2m | k/2 |
| 3 | 2m | 2k |
| 4 | m | k/2 |
| 5 | 2m | 3k |
Подсказки — как подойти к решению
- Период пружинного маятника зависит и от массы груза, и от жёсткости пружин. Значит, при проверке зависимости от массы жёсткость пружин должна оставаться неизменной, а масса груза — различаться.
- Помни, что пружины, прикреплённые с двух сторон, работают совместно, но их суммарный вклад у всех комплектов одинаков. Отбери комплекты с равной жёсткостью пружин и разной массой груза.
Решение
В задании нужно установить зависимость периода колебаний от массы груза. На шарик при выведения его из положения равновесия действуют направленные в одну стороны силы упругости, равные по модулю. Потому результирующая сила равна F = 2kx. Из этого следует, что период колебаний шарика равен T = 2 π √(m/2k). Для установления зависимости жесткости пружин должны оставаться неизменными. Такому условию удовлетворяют опыты 2 и 4.
Ответ: 24.
Типичные ошибки
- В этих комплектах одновременно изменяются масса груза и жёсткость пружин, поэтому изменение периода колебаний нельзя однозначно объяснить влиянием массы.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №20 по физике · Разбор темы №20 с нуля