Номер 1, страница 58 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

1. Определите скорость тела при прямолинейном равномерном движении.

Оборудование: стеклянная трубка с водой, стеариновый шарик (пузырек воздуха), таймер (секундомер), маркер, измерительная линейка.

Расположив стеклянную трубку с водой вертикально, держите ее в таком положении до тех пор, пока стеариновый шарик не поднимется к верхнему концу трубки. Одновременно с запуском таймера поверните трубку на 180° и определите время, за которое шарик проходит всю длину трубки.

Отметьте маркером половину трубки и убедитесь, что за половину времени движения шарик проходит половину длины трубки. Теперь разделите трубку на три, а затем на четыре равные части и, проведя опыты, убедитесь в том, что за треть и четверть данного времени шарик проходит третью и четвертую часть длины трубки. После чего, воспользовавшись формулой $v = s/t$, измерьте величину скорости движения в каждом случае. Убедитесь, что движение шарика (пузырька воздуха) равномерное.

Сделайте вывод о зависимости пути от времени при равномерном прямолинейном движении.

Дано:

Проводится экспериментальное исследование движения стеаринового шарика (или пузырька воздуха) в трубке с водой. Для анализа принимаются следующие гипотетические данные, полученные в ходе измерений:

Полный путь (длина трубки): $s_1 = 60$ см

Время прохождения полного пути: $t_1 = 12$ с

Путь, равный половине длины трубки: $s_2 = 30$ см

Время прохождения половины пути: $t_2 = 6$ с

Путь, равный трети длины трубки: $s_3 = 20$ см

Время прохождения трети пути: $t_3 = 4$ с

Путь, равный четверти длины трубки: $s_4 = 15$ см

Время прохождения четверти пути: $t_4 = 3$ с

Перевод единиц в систему СИ:

$s_1 = 60 \text{ см} = 0.6 \text{ м}$

$s_2 = 30 \text{ см} = 0.3 \text{ м}$

$s_3 = 20 \text{ см} = 0.2 \text{ м}$

$s_4 = 15 \text{ см} = 0.15 \text{ м}$

Найти:

1. Скорость движения тела $v$.

2. Характер зависимости пути от времени при равномерном прямолинейном движении.

Решение:

Данное задание представляет собой описание лабораторной работы по изучению равномерного прямолинейного движения. Для решения задачи мы проанализируем гипотетические результаты измерений, как если бы эксперимент был проведен.

1. Определение скорости тела

Согласно условию, движение шарика (пузырька) является прямолинейным и равномерным. Скорость при таком движении является постоянной величиной и вычисляется по формуле:

$v = \frac{s}{t}$

где $s$ — пройденный путь, а $t$ — время движения.

Вычислим скорость для каждого из четырех случаев, описанных в эксперименте:

1) Для всей длины трубки:

$v_1 = \frac{s_1}{t_1} = \frac{0.6 \text{ м}}{12 \text{ с}} = 0.05 \text{ м/с}$

2) Для половины длины трубки:

$v_2 = \frac{s_2}{t_2} = \frac{0.3 \text{ м}}{6 \text{ с}} = 0.05 \text{ м/с}$

3) Для трети длины трубки:

$v_3 = \frac{s_3}{t_3} = \frac{0.2 \text{ м}}{4 \text{ с}} = 0.05 \text{ м/с}$

4) Для четверти длины трубки:

$v_4 = \frac{s_4}{t_4} = \frac{0.15 \text{ м}}{3 \text{ с}} = 0.05 \text{ м/с}$

Как показывают расчеты, во всех случаях получается одно и то же значение скорости: $v_1 = v_2 = v_3 = v_4 = 0.05$ м/с. Это подтверждает, что движение является равномерным, а его скорость постоянна.

2. Вывод о зависимости пути от времени

Проанализируем соотношение между пройденным путем $s$ и временем движения $t$. Экспериментальные данные показывают, что за половину времени тело проходит половину пути, за треть времени — треть пути и так далее. Это говорит о том, что отношение пройденного пути ко времени движения есть величина постоянная:

$\frac{s}{t} = v = \text{const}$

Из этого соотношения следует, что пройденный путь $s$ прямо пропорционален времени движения $t$. Математически эта зависимость выражается формулой:

$s = v \cdot t$

Таким образом, при равномерном прямолинейном движении путь, проходимый телом, линейно зависит от времени.

Ответ:

По результатам анализа эксперимента, скорость тела при прямолинейном равномерном движении составляет $v = 0.05$ м/с. Вывод о зависимости пути от времени: при равномерном прямолинейном движении пройденный телом путь прямо пропорционален времени движения.