Номер 2, страница 58 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Математический маятник совершает колебания под действием силы

1) тяжести

2) упругости нити

3) тяжести и силы упругости нити

4) тяготения

Решение

Математический маятник — это идеализированная модель, представляющая собой материальную точку (груз), подвешенную на невесомой и нерастяжимой нити. Чтобы определить, под действием каких сил происходят его колебания, необходимо рассмотреть все силы, приложенные к грузу.

На груз математического маятника действуют две силы (если пренебречь сопротивлением воздуха):
1. Сила тяжести ($F_{тяж}$) – направлена вертикально вниз. Эта сила обусловлена притяжением груза к Земле.
2. Сила упругости нити (или сила натяжения нити, $T$) – направлена вдоль нити от груза к точке подвеса. Эта сила не дает грузу упасть.

Колебания маятника являются результатом совместного действия этих двух сил. Сила тяжести создает возвращающий момент, стремясь вернуть маятник в положение равновесия (самую нижнюю точку траектории). Сила натяжения нити удерживает груз на постоянном расстоянии от точки подвеса, заставляя его двигаться по дуге окружности. Векторная сумма силы тяжести и силы упругости нити сообщает грузу ускорение, которое и определяет его колебательное движение.

Если бы действовала только сила тяжести, тело бы просто падало вниз. Если бы действовала только сила упругости нити, ничего бы не происходило без внешней силы. Таким образом, для возникновения колебаний необходимо наличие обеих сил.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1) тяжести – неверно, так как не учитывается сила упругости нити, которая ограничивает движение и заставляет тело двигаться по дуге.

2) упругости нити – неверно, так как эта сила сама по себе не может вызвать колебания; необходима сила тяжести, чтобы создать возвращающую составляющую.

3) тяжести и силы упругости нити – верно, так как именно совокупность этих двух сил приводит к колебательному движению маятника.

4) тяготения – сила тяготения в данном контексте является синонимом силы тяжести, поэтому этот вариант, как и первый, является неполным.

Ответ: 3