Экспериментальное задание, страница 49 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Экспериментальное задание

Проследите за движением нескольких пешеходов. Выберите удобный для эксперимента участок, например, около уличных оград, столбы которых расположены на одинаковом расстоянии.

Определите, какая часть прохожих движется на наблюдаемом участке равномерно.

Для выполнения этого экспериментального задания необходимо провести наблюдения и измерения, а затем обработать полученные данные. План выполнения работы выглядит следующим образом:

Цель эксперимента: Определить, какая часть (доля) пешеходов движется равномерно на выбранном участке пути.

Оборудование: Измерительная рулетка (или знание стандартного расстояния между столбами), секундомер, блокнот и ручка для записи результатов.

Дано:

Так как это экспериментальное задание, конкретные числовые значения будут получены в ходе измерений. Введем обозначения для измеряемых и вычисляемых величин:

$S_0$ — расстояние между двумя соседними столбами (ориентирами), м.

$\text{n}$ — количество равных участков, на которых измеряется время движения пешехода.

$t_1, t_2, ..., t_n$ — время, за которое пешеход проходит первый, второй и т.д. участки, с.

$N_{общ}$ — общее количество пешеходов, за которыми велось наблюдение.

$N_{равн}$ — количество пешеходов, движущихся равномерно.

Перевод в систему СИ не требуется, так как все измерения можно сразу проводить в метрах и секундах.

Найти:

$\text{P}$ — часть прохожих, движущихся равномерно.

Решение:

1. Подготовка к эксперименту. Выбираем на улице ровный участок тротуара, вдоль которого расположены столбы или секции ограды на одинаковом расстоянии друг от друга. С помощью рулетки измеряем это расстояние $S_0$. Если расстояние известно (например, стандартное расстояние между фонарными столбами ~25-30 м), можно использовать это значение. Для удобства измерений выберем 3-4 последовательных участка, то есть будем наблюдать за движением между 4-5 столбами.

2. Проведение наблюдений.

а) Начинаем наблюдение за пешеходами. Для каждого пешехода, входящего в нашу зону наблюдения, измеряем время, за которое он проходит каждый из равных участков $S_0$. Например, если мы выбрали 3 участка, для одного пешехода мы получим три значения времени: $t_1, t_2, t_3$. Результаты измерений для каждого пешехода заносим в таблицу.

Пример таблицы для наблюдений:

б) Продолжаем наблюдения до тех пор, пока не наберется достаточное количество данных (например, 20-30 пешеходов), чтобы результат был более достоверным.

3. Анализ результатов. Движение считается равномерным, если за равные промежутки времени тело проходит равные пути. В нашем случае это означает, что время прохождения каждого участка $S_0$ должно быть примерно одинаковым: $t_1 \approx t_2 \approx t_3$.

В реальных условиях идеального равенства не будет из-за погрешностей измерения и небольших случайных изменений скорости пешехода. Поэтому введем критерий: будем считать движение равномерным, если разница между максимальным и минимальным временем прохождения участков не превышает, например, 10-15% от среднего времени.

Для каждого пешехода вычисляем среднее время $t_{ср} = (t_1 + t_2 + ... + t_n) / n$. Затем проверяем, насколько сильно отличаются $t_1, t_2, ...$ от этого среднего. Если все значения времени лежат в небольшом диапазоне, помечаем движение как равномерное.

4. Вычисление искомой величины.

а) Подсчитываем общее число пешеходов, за которыми мы наблюдали — $N_{общ}$.

б) Подсчитываем число пешеходов, чье движение мы классифицировали как равномерное — $N_{равн}$.

в) Находим искомую долю (часть) по формуле:

$P = \frac{N_{равн}}{N_{общ}}$

Результат можно выразить в виде дроби или процента, умножив полученное значение на 100%.

Пример расчета:

Предположим, расстояние между столбами $S_0 = 5$ м. Мы наблюдали за $N_{общ} = 20$ пешеходами. После анализа данных выяснилось, что $N_{равн} = 8$ пешеходов двигались равномерно.

Тогда искомая часть равна:

$P = \frac{8}{20} = \frac{2}{5} = 0.4$

В процентах это составляет $0.4 \cdot 100\% = 40\%$.

Ответ:

Часть прохожих, движущихся равномерно, определяется по формуле $P = \frac{N_{равн}}{N_{общ}}$, где $N_{общ}$ — общее число наблюдаемых пешеходов, а $N_{равн}$ — число пешеходов, которые проходят равные расстояния за примерно одинаковые промежутки времени. Численное значение этой части зависит от результатов конкретного эксперимента. В приведенном гипотетическом примере эта часть составила 0.4 или 40%.