Номер 577, страница 87 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические колебания - номер 577, страница 87.

Условие.

► 577. Наблюдая в соборе за колебаниями светильников, раскачиваемых ветром, Галилей пришёл к выводу, что период колебаний остаётся постоянным при различных амплитудах. Предложите способ, позволивший учёному проверить этот вывод, не имея часов.

Решение.

Для проверки своего вывода об изохронности (независимости периода колебаний от их амплитуды), не имея часов, Галилей мог использовать любой доступный ему равномерный периодический процесс. Согласно историческим сведениям, в качестве такого «эталона времени» он использовал биение собственного пульса.

Предлагаемый способ проверки мог быть следующим:

1. Наблюдая за одним из светильников (маятником), раскачивающимся с большой амплитудой, Галилей мог одновременно начать считать количество его полных колебаний и количество ударов своего пульса. Для повышения точности измерений целесообразно было считать не одно, а достаточно большое число колебаний (например, $N = 20$). Допустим, за $N$ колебаний он насчитал $P_1$ ударов пульса.

2. Спустя некоторое время, когда из-за сопротивления воздуха амплитуда колебаний того же светильника заметно уменьшилась, он мог повторить измерение. Он снова отсчитал то же самое количество полных колебаний $N$ и измерил, сколько ударов пульса $P_2$ произошло за это время.

3. Сравнив полученные результаты $P_1$ и $P_2$, он мог сделать вывод. Если его предположение о постоянстве периода было верным, то количество ударов пульса, сосчитанное в обоих случаях, должно было оказаться примерно одинаковым ($P_1 \approx P_2$). Это означало, что время, затраченное на $N$ колебаний, не зависит от размаха (амплитуды) этих колебаний, а значит, и период одного колебания является величиной постоянной.

Ответ: Галилей мог использовать свой пульс в качестве измерителя времени. Он мог посчитать количество ударов пульса за определенное число колебаний светильника при большой амплитуде, а затем повторить измерение для того же числа колебаний при уже малой амплитуде. Совпадение количества ударов пульса в обоих экспериментах доказывало, что период колебаний не зависит от амплитуды.