Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 159
- Тип: ГДЗ, Решебник.
- Авторы: Перышкин И. М., Гутник Е. М., Иванов А. И.
- Часть: без частей.
- Год: 2026.
- Серия: (ФГОС).
- Издательство: Просвещение.
Решите задачи
УПРАЖНЕНИЕ 31
Номер 1.
Горизонтальный пружинный маятник, изображённый на рисунке 97, отвели в сторону и отпустили. Как меняются перечисленные в таблице величины при движении маятника на указанных участках его пути? Перечертите таблицу в тетрадь и заполните её
Рис. 97. Динамика свободных колебаний горизонтального пружинного маятника
Номер 2.
На рисунке 112 изображён шарик на нити, колеблющийся без трения между точками А и В. Находясь в точке В, этот маятник обладает потенциальной энергией, равной 0,01 Дж относительно горизонтали 1, принятой за нулевой уровень отсчёта потенциальной энергии. Чему равна:
а) потенциальная энергия шарика в точках А и О;
б) кинетическая энергия шарика в точках В, О и А;
в) полная механическая энергия шарика в точках B, D, O, C и А?
Рис. 112
Ответ:
а) Потенциальная энергия шарика в точках А и О
Согласно условию, потенциальная энергия шарика в точке В относительно выбранного нулевого уровня (горизонтали 1) составляет 0,01 Дж.
Поскольку точки А и В находятся на одинаковой высоте относительно горизонтали 1, их потенциальные энергии равны:
Епа = Епв = 0,01 Дж.
Точка О расположена ниже горизонтали 1 (нулевого уровня). Так как потенциальная энергия отсчитывается от этого уровня, высота точки О является отрицательной, что означает отрицательное значение потенциальной энергии в этой точке:
Епо <0.
Точное значение потенциальной энергии в точке О невозможно определить без информации о разнице высот между горизонталью 1 и точкой О.
б) Кинетическая энергия шарика в точках В, О и А
При отсутствии трения колебания маятника происходят с сохранением полной механической энергии.
В крайних положениях траектории (точках А и В) шарик мгновенно останавливается, поэтому его скорость равна нулю, а следовательно, и кинетическая энергия:
Екв = 0 Дж.
Ека = 0 Дж.
В точке О, являющейся положением равновесия, скорость шарика максимальна, что приводит к максимальной кинетической энергии. Полная механическая энергия в точке О складывается из потенциальной и кинетической энергии:
Ео = Епо + Еко
Полная механическая энергия системы остается постоянной на протяжении всего движения. Мы можем определить ее значение, используя данные для точки В:
Е = Епв + Екв = 0,01 Дж + 0 Дж = 0,01 Дж.
Таким образом, кинетическая энергия в точке О рассчитывается как:
Еко = Е – Епо = 0,01 Дж – Епо
Поскольку потенциальная энергия в точке О отрицательна, кинетическая энергия в этой точке будет больше 0,01 Дж. Точное значение кинетической энергии в точке О также не может быть определено без знания потенциальной энергии в этой точке.
в) Полная механическая энергия шарика в точках B, D, O, C и А
Вследствие отсутствия трения, полная механическая энергия маятника сохраняется во всех точках его траектории.
Мы уже установили, что полная механическая энергия системы равна 0,01 Дж (исходя из анализа точки В).
Следовательно, полная механическая энергия во всех указанных точках (B, D, O, C и А) одинакова и составляет:
ЕВ = ЕD = ЕO = ЕС = ЕА = 0,01 Дж.
Номер 3.
Шарик, подвешенный на нити, отклонили от положения равновесия так, что его высота над землёй увеличилась на 5 см, после чего он начал совершать колебания. С какой скоростью шарик в четвёртый раз пройдёт положение равновесия, если его колебания можно считать незатухающими?
Ответ:
Номер 4.
Подвешенному на нити шарику сообщили в горизонтальном направлении скорость 1 м/с, после чего он начал совершать затухающие колебания. Через пять полных колебаний энергия системы уменьшилась в 2 раза. Чему равна скорость шарика в этот момент?
Ответ:
С подпиской рекламы не будет
Подключите премиум подписку со скидкой в 40% за 149 ₽
Напишите свой комментарий.