Подготовка к школе
1 класс
2 класс
3 класс
4 класс
5 класс
6 класс
7 класс
8 класс
9 класс
10 класс
11 класс
ОГЭ
ЕГЭ
Для всех
Назад
Сообщить о проблеме
Задание #215087
Задание было решено верно
Задание было решено неверно

Математический маятник представляет собой тяжелый шарик, подвешенный на нерастяжимой нити длиной $1 \, \text{м}.$ Этот маятник совершает малые свободные колебания так, что нить все время находится в одной вертикальной плоскости и отклоняется от вертикали на максимальный угол $3^\circ.$ Из приведенного ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие движение маятника.

$1)$ Ускорение шарика всегда направлено вдоль его нити.
$2)$ Ускорение шарика постоянно по модулю.
$3)$ Период колебаний маятника равен примерно $2 \, \text{с}.$
$4)$ Угол между вектором скорости шарика и горизонтом не может быть больше $3^\circ.$
$5)$ Модуль скорости шарика может быть больше $25 \, \text{см/с}.$

$1)$ Неверно. При колебаниях маятника возвращающая сила (тангенциальная составляющая силы тяжести) направлена к положению равновесия. Ускорение совпадает с направлением нити только в крайних точках и в положении равновесия. В остальных точках оно имеет нормальную и тангенциальную компоненты.

$2)$ Неверно. При гармонических колебаниях ускорение меняется по модулю: $a=\omega^2 x,$ где $x$ — смещение от положения равновесия. Максимально в крайних точках, равно нулю в положении равновесия.

$3)$ Верно. Период математического маятника
$$ T=2\pi \sqrt{\dfrac{l}{g}} $$
где $l=1 \, \text{м},$ $g \approx 10 \, \text{м/с}^2$
Подставим
$$ T=2 \cdot 3.14 \cdot \sqrt{\dfrac{1}{10}} \approx 6.28 \cdot 0.316 \approx 2 \, \text{с} $$

$4)$ Верно. Вектор скорости направлен по касательной к окружности. В крайних точках скорость равна нулю. Угол между скоростью и горизонтом не превышает угла отклонения нити $3^\circ.$

$5)$ Неверно. Максимальная скорость в положении равновесия из закона сохранения энергии
$$ \dfrac{m v_{\text{max}}^2}{2}=m g h $$
где $h=l(1-\cos \alpha)$
При $\alpha=3^\circ=0.0524 \, \text{рад}$
$$ h=\dfrac{(0.0524)^2}{2} \cdot 1 \approx 0.00137 \, \text{м} $$
$$ v_{\text{max}}=\sqrt{2 g h}=\sqrt{2 \cdot 10 \cdot 0.00137} \approx \sqrt{0.0274} \approx 0.165 \, \text{м/с} \approx 16.5 \, \text{см/с} $$
Это меньше $25 \, \text{см/с}.$

Показать
Очки опыта 20
Спросить ИИ-помощника
0 заданий сегодня