Задание 22 ЕГЭ, физика: Механика
Маленький груз, подвешенный на идеальной пружине, находясь в положении равновесия, увеличивает её длину на величину l1. После сообщения небольшой по модулю скорости вдоль вертикали он начинает совершать колебания. Найдите длину l2 нерастяжимой и невесомой нити, на которой надо подвесить этот груз, чтобы он мог совершать в вертикальной плоскости малые колебания с периодом, в два раза большим, чем период колебаний на пружине.
Разбор
Шаг 1. Период колебаний пружинного маятника
Для груза на пружине период определяется формулой: где — масса груза, — жёсткость пружины.
Шаг 2. Период колебаний математического маятника
Для нити длины период малых колебаний:
Шаг 3. Используем условие периодов
По условию , поэтому:
Упрощаем:
Шаг 4. Находим связь m/k через l₁
В равновесии пружины упругая сила уравновешивает вес груза:
Отсюда:
Шаг 5. Подставляем в условие
Возводим обе части в квадрат:
Сокращаем на :
Типичные ошибки
- Забыли возвести в квадрат при переходе от к соотношению между и (получится множитель 4, а не 2)
- Неправильно использовали условие равновесия пружины и не выразили отношение через
- Смешали формулы периодов пружинного маятника и математического маятника или неправильно подставили одну из них
Похожие задачи
- № 38971… Небольшой груз, прикреплённый к нити длиной l = 15 см, вращается вокруг вертикальной оси так, что нить отклоняется от
- № 24117… Конический маятник представляет собой маленький грузик массой m = 100 г, вращающийся с угловой скоростью … вокруг верт
- № 6906… Груз, прикрепленный к пружине жесткости 200 Н/м, совершает гармонические колебания (см. рис.). Максимальная кинетичес
- № 29738Груз массой 2 кг, закрепленный на пружине жесткостью 200 Н/м, совершает гармонические колебания с амплитудой 10 см. Как
- № 38619… В сосуде (см. рис.) находится система тел, состоящая из идеального блока и перекинутой через него невесомой и нерастяж
- № 50844Груз массой 2 кг, закреплённый на пружине жесткостью 200 Н/м, совершает горизонтальные гармонические колебания. Максима