Номер 3, страница 70 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VI. Механические колебания и волны. Выполняем тест - номер 3, страница 70.

Условие.

3. Груз пружинного маятника испытывает ускорение, равное нулю, в положении:

1) наибольшего растяжения пружины

2) равновесия

3) наибольшего сжатия пружины

4) близком к положению равновесия

Решение.

Решение

Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела $\text{a}$ связано с равнодействующей силой $\text{F}$ и массой $\text{m}$ соотношением $F = ma$. Ускорение равно нулю ($a = 0$) в том и только в том случае, если равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю ($F = 0$).

На груз пружинного маятника действует возвращающая сила упругости пружины, которая по закону Гука пропорциональна смещению груза $\text{x}$ от положения равновесия: $F_{упр} = -kx$, где $\text{k}$ – жёсткость пружины.

Рассмотрим, в какой точке сила, а следовательно, и ускорение, обращаются в ноль:

1. В положении наибольшего растяжения пружины смещение $\text{x}$ от положения равновесия максимально. Следовательно, сила упругости и модуль ускорения также максимальны.

2. В положении равновесия смещение $x = 0$. Сила упругости становится равной нулю: $F_{упр} = -k \cdot 0 = 0$. Поскольку это основная сила, вызывающая колебания, равнодействующая сила равна нулю, и, следовательно, ускорение груза также равно нулю: $a = F/m = 0$.

3. В положении наибольшего сжатия пружины смещение $\text{x}$ снова максимально по модулю. Соответственно, сила упругости и модуль ускорения также максимальны.

4. В положении, близком к положению равновесия, смещение $\text{x}$ не равно нулю, а значит, и сила с ускорением не равны нулю, хотя и малы по величине.

Вывод: ускорение груза пружинного маятника равно нулю в положении равновесия.

Ответ: 2.