Номер 7, страница 35 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 6. Механические колебания и волны. Вариант 1 - номер 7, страница 35.

Условие.

7*. Какую пару маятников из изображённых на рисунке можно взять, чтобы определить на опыте, зависит ли период малых колебаний нитяного маятника от длины нити?

А. 1 и 2.

Б. 2 и 4.

В. 2 и 3.

Г. 3 и 4.

Решение.

Решение

Для того чтобы на опыте определить, зависит ли какая-либо физическая величина от определенного параметра, необходимо провести измерения так, чтобы изменялся только этот исследуемый параметр, а все остальные параметры, которые могут повлиять на результат, оставались неизменными. Этот научный подход называется методом контролируемого эксперимента.

В данной задаче требуется определить зависимость периода малых колебаний ($T$) нитяного маятника от длины нити ($l$). Из теории известно, что период колебаний также может зависеть от массы груза ($m$) и от ускорения свободного падения ($g$). Поскольку все четыре установки находятся в одном и том же месте, ускорение свободного падения $g$ для них одинаково. Следовательно, чтобы корректно изучить зависимость периода $T$ от длины $l$, нужно выбрать такую пару маятников, у которых длины нитей будут различными, а массы грузов — одинаковыми.

Рассмотрим характеристики маятников, показанных на рисунке:

1. Короткая нить, шарик малой массы.

2. Длинная нить, шарик большой массы.

3. Длинная нить, шарик малой массы.

4. Короткая нить, шарик большой массы.

Теперь проанализируем предложенные варианты пар:

А. 1 и 2. У маятников этой пары различны и длины нитей, и массы шариков. Если период колебаний у них окажется разным, невозможно будет сделать однозначный вывод, что послужило причиной: изменение длины, изменение массы или оба фактора вместе. Поэтому эта пара не подходит.

Б. 2 и 4. У маятника 2 длинная нить, а у маятника 4 — короткая. При этом массы шариков у них одинаковы (большие). Эта пара полностью удовлетворяет условиям проведения эксперимента: изменяется только один параметр — длина нити, а масса остается постоянной. Эта пара подходит.

В. 2 и 3. У маятников этой пары одинаковые длинные нити, но разные массы шариков (большая и малая). Данную пару можно было бы использовать для исследования зависимости периода колебаний от массы, но не от длины нити. Поэтому для решения поставленной задачи эта пара не подходит.

Г. 3 и 4. У маятников этой пары различны и длины нитей, и массы шариков. Как и в случае с парой А, такой эксперимент будет некорректным. Эта пара не подходит.

Таким образом, единственная пара маятников из предложенных, которая позволяет экспериментально определить зависимость периода колебаний от длины нити, это пара 2 и 4.

Ответ: Б. 2 и 4.