Номер 8, страница 38 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

II. Основы динамики. Смотрим и думаем - номер 8, страница 38.

Условие.

8. Какими часами должен воспользоваться космонавт для измерения времени в космическом корабле в условиях невесомости: песочными, маятниковыми или пружинными?

Решение.

Решение

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать принцип работы каждого типа часов и выяснить, зависит ли он от силы тяжести, которая в условиях невесомости на борту космического корабля практически отсутствует (ускорение свободного падения $g \approx 0$).

Песочные часы

Принцип их действия основан на том, что песок под действием силы тяжести пересыпается из одной колбы в другую с постоянной скоростью. В условиях невесомости сила тяжести отсутствует, поэтому песчинки не будут падать вниз. Следовательно, песочные часы работать не будут.

Маятниковые часы

Работа этих часов основана на колебаниях маятника. Период колебаний математического маятника, от которого зависит ход часов, определяется формулой: $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$, где $\text{l}$ — длина подвеса маятника, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. В невесомости, где $g \approx 0$, период колебаний $\text{T}$ стремится к бесконечности. Это означает, что маятник перестанет качаться, и часы остановятся. Таким образом, маятниковые часы в невесомости работать не будут.

Пружинные часы

В пружинных (или механических) часах в качестве регулятора хода используется колебательная система "балансир-спираль" (балансовое колесо, соединенное со спиральной пружиной). Колебания в этой системе происходят за счет силы упругости пружины. Период этих колебаний зависит от момента инерции колеса и жесткости пружины, но не зависит от силы тяжести. Энергию для работы механизма поставляет раскручивающаяся заводная пружина. Так как работа пружинных часов не зависит от гравитации, они будут исправно функционировать в условиях невесомости.

Ответ: для измерения времени в космическом корабле в условиях невесомости космонавт должен воспользоваться пружинными часами.