Ответьте на вопросы, страница 153 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Почему часы-ходики в холодной комнате опережают точное время, а в сильно натопленной – отстают?

Решение

Работа часов-ходиков основана на колебаниях маятника. Точность хода часов напрямую зависит от периода этих колебаний, то есть от времени, за которое маятник совершает одно полное колебание «туда-обратно».

Период колебаний математического маятника $T$ определяется формулой:

$T = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}$

где $L$ — длина маятника, а $g$ — ускорение свободного падения. Из формулы видно, что период колебаний напрямую зависит от длины маятника: чем длиннее маятник, тем больше период его колебаний, и наоборот.

Стержень маятника в часах-ходиках обычно сделан из металла. Как и большинство физических тел, металлы подвержены тепловому расширению: при нагревании они расширяются (их длина увеличивается), а при охлаждении — сжимаются (их длина уменьшается).

Рассмотрим поведение часов в комнатах с разной температурой:

1. В холодной комнате: Температура окружающей среды низкая. Из-за этого металлический стержень маятника сжимается, и его длина $L$ становится меньше. Согласно формуле, уменьшение длины $L$ приводит к уменьшению периода колебаний $T$. Маятник начинает качаться быстрее. Каждое колебание продвигает часовой механизм на определенный шаг, поэтому, если колебания происходят чаще, часы идут быстрее и начинают опережать точное время.

2. В сильно натопленной комнате: Температура окружающей среды высокая. Металлический стержень маятника нагревается и расширяется, его длина $L$ увеличивается. Увеличение длины $L$ приводит к увеличению периода колебаний $T$. Маятник начинает качаться медленнее. Поскольку колебания происходят реже, часовой механизм продвигается медленнее, и часы начинают отставать от точного времени.

Ответ: Часы-ходики опережают время в холодной комнате и отстают в натопленной из-за явления теплового расширения. В холоде маятник укорачивается, период его колебаний уменьшается, и часы спешат. В тепле маятник удлиняется, период его колебаний увеличивается, и часы отстают.