Badanie własności wahadła fizycznego. Fizyka. Przygotowanie do egzaminu część A Student bada właściwości wahadeł, którymi dysponuje

14.03.2021

Badanie eksperymentalne 1. B 23 nr 2402. Student badał drgania wahadła matematycznego w szkolnej pracowni. Wyniki pomiarów jakich wielkości pozwolą mu obliczyć okres drgań wahadła? 1) masa wahadła m oraz znajomość tabelarycznej wartości przyspieszenia swobodnego spadania g 2) długość nici ma no l i tabelarycznej wartości przyspieszenia swobodnego spadania g 3) amplitudy drgań wahadła A i jego masy m 4) amplitudy drgań wahadła A oraz znajomości tabelarycznej wartości przyspieszenia swobodnego spadania g 2. B 23 nr 2404. W trakcie eksperymentu student zbadał zależność modułu siła sprężystości sprężyny na długości sprężyny, wyrażona wzorem, gdzie jest długością sprężyny w stanie nieodkształconym. Wykres powstałej zależności przedstawiono na rys. Unke. Które ze stwierdzeń odpowiada odpowiedzi z twoim wynikiem superumiejętności doświadczenia? A. Długość sprężyny w nieodkształconej łopatce wynosi zatem 3 cm B. Sztywność sprężyny jest równa. 1) A 2) B 3) A i B 4) Ani A ani B 3. B 23 nr 2407. Za pomocą tych sprężyn należy eksperymentalnie wykryć drgania wahadła sprężynowego od twardości. zależność okresowa Którą parę wahadeł można wykorzystać do tego celu? Na rysunku sprężyny i obciążniki są pokazane w stanie równej wagi. 1) A, C lub D 2) tylko B 3) tylko C 4) tylko D 4. B 23 nr 2408. Konieczne jest eksperymentalne ustalenie zależności okresu małych oscylacji wahadła matematycznego od substancji od z którego wykonany jest ładunek. Jaką parę lamp ostrzegawczych (patrz rys.) można w tym celu zabrać? Ciężarki wahadłowe - puste kulki z miedzi i aluminium o tej samej masie i tej samej średnicy zewnętrznej. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 5. B 23 nr 2410. Podczas pomiaru napięcia na końcach spirali, czterech uczniów na różne sposoby łączy się za pomocą jednego woltomierza. Efekt tych prac przedstawia poniższy obrazek. Który z uczniów pod zjednoczonym woltomierzem ma rację? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 6. B 23 nr 2411. Wiązka światła białego przechodząca przez pryzmat rozkłada się na widmo. Postawiono hipotezę, że szerokość widma uzyskanego na ekranie za pryzmatem zależy od kąta padania wiązki na lico pryzmatu. Konieczne jest eksperymentalne przetestowanie tej hipotezy. Jakie dwa eksperymenty należy przeprowadzić dla takiego badania? 1) A i 2) B i 3) B i 4) C i B C D D 7. B 23 nr 2414. ten sam materiał. Którą parę przewodników należy dobrać, aby doświadczalnie wykryć zależność rezystancji przewodnika od jego długości? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 8. B 23 nr 2415. Przewody są wykonane z różnych materiałów. Którą parę przewodników należy wybrać, aby eksperymentalnie wykryć zależność rezystancji przewodnika od jego rezystancji właściwej? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 9. B 23 nr 2416 trzy Którą parę kondensatorów należy wybrać, aby eksperymentalnie wykryć zależność pojemności tora od powierzchni jego płytek? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 10. B 23 nr 2417 trzy Którą parę kondensatorów należy dobrać, aby doświadczalnie wykryć zależność pojemności tora od odległości między jego płytkami? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 11. B 23 nr 2418 mi. Którą parę kondensatorów należy wybrać, aby eksperymentalnie wykryć zależność pojemności kondensatora od przewodnika elektrycznego? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 12. B 23 nr 2419. Podczas pomiaru natężenia prądu w drucianej spirali R czterech uczniów łączyło amperomierz na różne sposoby. Wynik ultata pokazano na poniższym obrazku. Wskaż prawidłowe połączenie dla amperomierza. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 13. B 23 Nr 2421. Aby zweryfikować doświadczalnie, że sztywność pręta sprężystego zależy od jego długości, para prętów stalowych 1) A i 2) B i 3) C i 4) B i B C D D 14. B 23 nr 2429. Dwa naczynia są wypełnione różnymi płynami. Jaką parę naczyń wybrać, aby doświadczalnie odkryć zależność i mostek ciśnieniowy słupa cieczy od jego gęstości? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 15. B 23 nr 2430. Dwa naczynia są napełnione tą samą cieczą. Którą parę naczyń należy dobrać, aby doświadczalnie odkryć zależność ciśnienia słupa cieczy od wysokości słupa? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 16. B 23 nr 3119. Przewody wykonane z tego samego materiału a la. Którą parę przewodów należy dobrać, aby doświadczalnie wykryć zależność rezystancji drutu od jego średnicy? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 17. B 23 nr 3122. Postawiono hipotezę, że wielkość wirtualnego obrazu obiektu tworzonego przez soczewkę rozpraszającą zależy od mocy optycznej soczewki. Konieczne jest eksperymentalne przetestowanie tej hipotezy. Jakie dwa eksperymenty można przeprowadzić dla takiego badania 1) A i 2) A i 3) B i 4) C i B C C D 18. B 23 nr 3124. Student badał drgania w wahadle sprężynowym szkolnego laboratorium. Jakie dwa pomiary musi znać, aby określić sztywność sprężyny i wahadła? 1) amplituda drgań przebiegu A i jego okres drgań T 2) amplituda drgań wahadła pływającego A i masa m ładunku 3) przyspieszenie swobodnego spadania g i amplituda wahadła falowego A 4) okres drgań wahadła T i masa m ładunku 19. B 23 nr 3127. gęstości. Którą parę kulek wybrać, aby doświadczalnie odkryć zależność siły Archimedesa od gęstości płynu? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 20. B 23 nr 3128. Dwie kule wykonane są z różnych materiałów. Jaką parę kulek wybrać, aby doświadczalnie wykryć zależność i mostek mas od gęstości? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 21. B 23 nr 3214. Aby określić masę molową gazu w równowadze, należy dokładnie zmierzyć 1) temperaturę, masę i ciśnienie gazu 2) gęstość gazu , jego temperatura i ciśnienie 3) Gęstość gazu, jego masa i temperatura 4) Ciśnienie gazu , jego objętość i jego temperatura 22. B 23 nr 3215. Wahadło sprężynowe wykonuje drgania swobodne harmoniczne. Jaką wartość można wyznaczyć, jeśli znana jest masa ładunku m i okres drgań T wahadła? 1) Długość bez rozciągania tej sprężyny 2) Maksymalna i mała energia potencjalna 3) Sztywność sprężyny 4) Amplituda drgań sprężyn i wahadła 23. B 23 nr 3246. Podczas prac laboratoryjnych było to konieczne do pomiaru napięcia na rezystancji tiv leni. Można to zrobić za pomocą układu 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 24. B 23 nr 3247. Podczas prac laboratoryjnych konieczne było zmierzenie prądu przez rezystancję Można to zrobić za pomocą układu 1 ) 1 2) 2 3) 3 4) 4 25. B 23 nr 3248. W trakcie prac laboratoryjnych konieczny był pomiar napięcia na rezystorze. Można to zrobić korzystając ze schematu 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 26. B 23 nr 3249. Ciecz wlewa się do cylindrycznego naczynia. Postawiono hipotezę, że ciśnienie cieczy na dnie naczynia zależy od powierzchni dna naczynia. Aby przetestować tę hipotezę, musisz wybrać następujące dwa eksperymenty z podanych poniżej. 1) A i 2) B i 3) A i 4) B i C C D D odczytaj 1) ciśnienie gazu p i jego objętość V 2) masę gazu m i jego temperaturę T 3) temperaturę gazu T i jego objętość V 4 ) ciśnienie gazu p i temperatura gazu T 28. B 23 nr 3320. Wahadło matematyczne wykonuje swobodne drgania harmoniczne. Jaką wartość można wyznaczyć, jeśli znana jest długość l i okres oscylacji T światła? 1) Amplituda A oscylacji latarni 2) Przyspieszenie swobodnego spadania g 3) Maks. mała energia kinetyczna 4) Masa m odważnika waha się 29. B 23 nr 3347. Wahadełkami są kulki miedziane. Którą parę wahadeł (patrz rysunek) należy wybrać, aby eksperymentalnie ustalić, czy okres małych drgań zależy od długości nici? 1) A i 2) A i 3) A i 4) B i B C D C 30. B 23 nr 3391. Cewka druciana z prądem wytwarza pole magnetyczne. Postawiono hipotezę, że strumień magnetyczny przez przekrój cewki zależy od liczby zwojów i średnicy. Konieczne jest eksperymentalne przetestowanie tej hipotezy. Jakie dwa zestawy cewek należy wziąć do takiego badania? 1) A i 2) B i 3) B i 4) C i B C D D 31. B 23 nr 3392. Załóżmy, że nie znasz wzoru na obliczanie okresu drgań wahadła matematycznego. Konieczne jest eksperymentalne sprawdzenie, czy ta wartość zależy od masy ładunku. Jakie beacony należy wykorzystać do tej weryfikacji? 1) A i 2) A i 3) B i 4) B i B D C D 32. B 23 nr 3395. Student studiuje prawo Archimedesa, zmieniając w eksperymentach objętość ciała zanurzonego w cieczy i gęstość ciała płyn. Którą parę eksperymentów powinien wybrać, aby odkryć zależność siły Archimedesa od objętości zanurzonego ciała? (Liczby wskazują gęstość cieczy.) 33. B 23 nr 3462. Występuje odchylenie od prawa Ohma dla odcinka łańcucha. Wynika to z faktu, że 1) zmienia się z i liczba elektronów poruszających się z i w spirali 2) na niebiesko daje efekt foto 3) zmienia się rezystancja cewki po podgrzaniu 4) pojawia się pole magnetyczne 34. B 23 nr 3467. Urządzenie pokazane na rysunku służyło do określenia sprawności pochyłej płaszczyzny. Za pomocą dynamometru uczeń podnosi sztangę z dwoma ciężarkami równomiernie wzdłuż nachylonej płaszczyzny. Student wprowadził dane eksperymentu do tabeli. Jaka jest wydajność pochylni? Twoja odpowiedź jest wyrażona w procentach. Wskazanie średnicy podczas podnoszenia ładunku, N 1,5 Długość pochyłej płaszczyzny, m 1,0 Ciężar pręta z dwoma tylnymi, kg 0,22 Wysokość pochyłej płaszczyzny, m 0,15 1) 10% 2) 22% 3) 45% 4 ) 100% 35. B 23 nr 3595. Uczeń przeprowadza eksperymenty z dwoma soczewkami, kierując na nie równoległy promień światła. Przebieg promieni w tych eksperymentach pokazano na rysunkach. Zgodnie z wynikami tych eksperymentów ogniskowa obiektywu 1) jest większa niż ogniskowa obiektywu 2) jest mniejsza niż ogniskowa Odległość obiektywu 3) jest równa ogniskowej obiektywu 4 ) nie może być skorelowane z ogniskową soczewki 36. B 23 nr 3608. Student przeprowadza eksperymenty z dwoma soczewkami, kierując na nie równoległą wiązkę światła. Przebieg promieni w tych eksperymentach pokazano na rysunkach. Zgodnie z wynikami tych eksperymentów ogniskowa obiektywu 1) jest większa niż ogniskowa obiektywu 2) jest mniejsza niż ogniskowa obiektywu 3) jest równa ogniskowej obiektywu 4) nie można skorelować z ogniskową obiektywu 37. B 23 nr 3644. W niedawnej przeszłości do dokładnych pomiarów elektrycznych stosowano „zapasy” oporowe, którymi była drewniana skrzynka, pod pokrywą której gruba miedziana płytka (1) ze szczelinami ( 2) została umieszczona, w którą można włożyć miedziane zatyczki (3) (patrz rysunek). Jeśli wszystkie wtyczki są mocno włożone, prąd elektryczny przepływa przez nie bezpośrednio wzdłuż płytki, której rezystancja jest znikoma. Jeśli brakuje którejś z wtyczek, to prąd płynie przez przewody (4), które zamykają szczeliny i mają dokładnie zmierzoną rezystancję. Określ, jaki opór ustawiony na polu oporu jest równy, jak pokazano na poniższym schemacie, jeśli,. 1) 8 omów 2) 9 omów 3) 0,125 omów 4) 0,1 omów Jakiego kontrybutora można ustalić na podstawie tych danych? 1) numer Avoga dro 2) energia elektryczna 3) uniwersalna energia gazowa 4) w 39. B 23 nr 3646. W niedalekiej przeszłości do dokładnych pomiarów elektrycznych wykorzystywano „magazyny” oporowe, które są drewnianą skrzynką pod wieczko którego umieszczono grubą miedzianą płytkę (1) ze szczelinami (2), w które można włożyć miedziane zatyczki (3) (patrz rysunek). Jeśli wszystkie wtyczki są mocno włożone, prąd elektryczny przepływa przez nie bezpośrednio wzdłuż płytki, której rezystancja jest znikoma. Jeśli brakuje którejś z wtyczek, to prąd płynie przez przewody (4), które zamykają szczeliny i mają dokładnie zmierzoną rezystancję. Określ, jaka jest rezystancja, pokazana na następnym diagramie, jeśli jest ustawiona na, store, rezystancja, . 1) 10 omów 2) 16 omów 3) 0,1 omów 4) 0,625 omów Jakiego kontrybutora można ustalić na podstawie tych danych? 1) numer Avoga dro 2) moc elektryczna 3) uniwersalna moc gazowa nuyu 4) zgodnie ze stanowiskiem Boltzmana w 41. B 23 nr 3718. Aby określić moc stałego emitera elektrycznego w przecięciu, a następnie ponownie, użyj idealnego amperomierza i woltomierz. Jaki jest schemat połączeń tych urządzeń łączących przewody jest pominięty i może być mały. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 jest prawidłowe? prąd, rezystancja 42. B 23 nr 3719. Do badania praw gazu laborant wykonał termometr gazowy, który jest kolbą z powietrzem, hermetycznie połączoną z zakrzywioną rurką, w której otwartej pionowej części znajduje się kolumna woda. Podgrzewając powietrze w kolbie, laborant obserwował ruch słupa wody wewnątrz probówki. Jednocześnie ciśnienie atmosferyczne pozostało niezmienione. Na rysunku przedstawiono niektóre etapy eksperymentu. Które ze stwierdzeń odpowiada(-ą) wynikom tego eksperymentu przeprowadzonego we wskazanych warunkach? A) Podczas ogrzewania gazu zmiana jego objętości jest proporcjonalna do zmiany temperatury ry. B) Gdy gaz zostanie podgrzany, jego ciśnienie wzrośnie od I. 1) tylko A 2) tylko B 3) zarówno A, jak i B 4) ani A ani B . Korzystając z danych na rysunku i tabeli psychrometrycznej, określ, jaką temperaturę (w stopniach Celsjusza) pokazuje miernik suchego termometru, jeśli wilgotność względna powietrza i pomieszczenia wynosi 60%. 1) 10,5ºС 2) 21ºС 3) 11ºС 4) 29ºС zmierzono kąty skrętu nici, na której zwis był krótki. W wyniku tego eksperymentu G. Cavendish zmierzył wartość 1) gęstości ołowiu 2) współczynnika sprawności enta proporcjonalnego do ti w prawie Coulo 3) grawitacji do ti 4) przyspieszenia swobodnego spadania na Ziemię 45. B 23 Nie. 4131. Meteoryt ważący 10 ton zbliża się do kulistej planety. Promień tej planety wynosi 2,5 106 m. Rysunek z unke (linia ciągła). Przyspieszenie swobodnego spadania na powierzchnię z tej planety jest w przybliżeniu równe 1) 3,5 m/s 2 2) 50 m/s 2 3) 0,2 m/s 2 4) 1,4 m/s 2 46. B 23 nr 4356 Do wspornika w pozycji pionowej przymocowany jest komplet obciążników 20g, 40g, 60g i 80g oraz sprężyna. Ciężarki są kolejno ostrożnie zawieszane na sprężynie (patrz rysunek 1). Zależność wydłużenia sprężyny od masy obciążenia przyczepionego do sprężyny pokazano na rysunku 2. Obciążenie o jakiej masie, przyczepione do tej sprężyny, może wykonywać niewielkie drgania wzdłuż osi od rogu godziny przy ten? 1) 20 g 2) 40 g 3) 50 g 4) 80 g Ciężarki są kolejno ostrożnie zawieszane na sprężynie (patrz rysunek 1). Zależność wydłużenia sprężyny od masy obciążenia przyczepionego do sprężyny pokazano na rysunku 2. Obciążenie o jakiej masie, przyczepione do tej sprężyny, może wykonywać niewielkie drgania wzdłuż osi od rogu godziny przy ten? 1) 10 g 2) 40 g 3) 60 g 4) 100 g Korzystając z danych zawartych w tabelach, określ wilgotność bezwzględną w pomieszczeniu, w którym zainstalowane są te termometry. Pierwsza tabela pokazuje wilgotność względną wyrażoną w %. 1) 2) 3) 4) 49. B 23 nr 4463. Odczyty termometrów suchych i mokrych zainstalowanych w określonym pomieszczeniu są odpowiednio równe i. Korzystając z danych zawartych w tabelach, określ wilgotność bezwzględną w pomieszczeniu, w którym zainstalowane są te termometry. Pierwsza tabela pokazuje wilgotność względną wyrażoną w %. 1) 2) 3) 4) 50. B 23 nr 4498. Dom stoi na skraju pola. Z balkonu, z wysokości 5 m, chłopak rzucił kamykiem w kierunku poziomym. Początkowa prędkość kamyka to 7 m/s, jego masa to 0,1 kg. 2 s po rzucie ki energia worka jest w przybliżeniu równa 1) 15,3 J 2) 0 3) 7,4 J 4) 22,5 J 51. B 23 nr 4568. Dom stoi na skraju pole. Z balkonu, z wysokości 5 m, chłopak rzucił kamykiem w kierunku poziomym. Początkowa prędkość kamyka wynosi 7 m/s. 2 s po rzucie prędkość worka wynosi w przybliżeniu 1) 21 m/s 2) 14 m/s 3) 7 m/s 4) 0 52. B 23 nr 4603. Dom stoi na krawędzi pola. Z balkonu, z wysokości 5 m, chłopak rzucił kamykiem w kierunku poziomym. Początkowa prędkość kamyka to 7 m/s, jego masa to 0,1 kg. 2 s po wyrzuceniu impulsu worka, w przybliżeniu równego 1) 0,7 kg m/s 2) 1,4 kg m/s 3) 2,1 kg m/s 4) 0 53. B 23 nr 4638. Dom stoi na krawędź pola. Z balkonu, z wysokości 5 m, chłopak rzucił kamykiem w kierunku poziomym. Początkowa prędkość kamyka wynosi 7 m/s. 2 sekundy po rzucie kamyki będą na wysokości 1) 0 2) 14 m 3) 15 m 4) 25 m 54. B 23 nr 4743. Nauczyciel wykazał się doświadczeniem w obserwowaniu napięcia, które powstaje w cewce, gdy magnes przechodzi przez nią (rys. 1). Napięcie z cewki wpadało następnie do komputerowego układu pomiarowego i było wyświetlane na monitorze re (rys. 2). Co zrobiono z lodem w eksperymencie? 1) zależność i moc pola elektromagnetycznego samego pola oraz indukcja pola ze zmiany kierunku prądu elektrycznego 2) ze względu na zależność i mostek siły Ampera od natężenia prądu 3) pole magnetyczne będzie pojawiają się, gdy zmienia się moc elektryczna, od której pole 4) zależy od kierunku prądu indukcyjnego od zmiany prądu pola magnetycznego 55. B 23 nr 4778. Nauczyciel zmontował układ pokazany na ryc. 1, podłączając cewkę do kondensatora. Najpierw podłączono kondensator do źródła napięcia, następnie przełącznik przestawiono w pozycję 2. Napięcie z cewki indukcyjnej wchodzi do układu pomiarowego komputera, a wynik Są one wyświetlane na monitorze (rys. 2). Co zrobiono z lodem w eksperymencie? 1) automatyczny proces oscylacyjny w generatorze 2) wymagane obwody elektromagnetyczne 3) zjawisko indukcji elektromagnetycznej 4) swobodne drgania elektromagnetyczne 56. B 23 nr 4813. Nauczyciel zademonstrował doświadczenie obserwowania napięcia, jakie pojawia się w cewce podczas przechodzenia magnesu przez nią (ryc. 1). Napięcie z cewki wpadało następnie do komputerowego układu pomiarowego i było wyświetlane na monitorze re (rys. 2). W eksperymencie badano 1) pole magnetyczne powstałe przy zmianie pola elektrycznego 2) zjawisko indukcji elektromagnetycznej 3) zjawisko samoindukcji 4) działanie siły Ampera 57. B 23 nr 4848. Nauczyciel zademonstrował eksperyment, którego układ pokazano na zdjęciu (rys. 1). Najpierw podłączył kondensator do źródła napięcia, a następnie przestawił przełącznik w pozycję 2. Napięcie z cewki indukcyjnej jest podawane do komputerowego układu pomiarowego, a wyniki zmian napięcia w czasie są wyświetlane na ekranie. (Figa. 2). Co zaobserwowano w eksperymencie 1) swobodne wahające się oscylacje w idealnym konturze 2) swobodne drgania tłumione w obwodzie oscylacyjnym 3) zjawisko występuje w obwodzie oscylacyjnym 4) potrzebne są wymagane drgania elektromagnetyczne na konturze 58. B 23 nr 4953. Student zmierzył siłę grawitacji działającą na ładunek. Odczyty dynamometru są pokazane na zdjęciu. Błąd pomiaru jest równy wartości podziału średnicy miernika. W jakim przypadku wskazanie wymiarów miernika na zapis jest prawidłowe? 1) (2,0 ± 0,1) N 2) (2,0 ± 0,2) N 3) (2,0 ± 0,5) N 4) (2,0 ± 0,01) N 59. B 23 nr 5163. Student mierzył siłę ciężkości działającą na Załaduj. Odczyty dynamometru są pokazane na zdjęciu. Błąd pomiaru jest równy wartości podziału średnicy miernika. W jakim przypadku wskazanie wymiarów miernika na zapis jest prawidłowe? 1) (1,6 ± 0,2) N 2) (1,4 ± 0,2) N 3) (2,4 ± 0,1) N 4) (1,6 ± 0,1) N 60. B 23 nr 5198. Student mierzył siłę ciężkości działającą na Załaduj. Odczyty dynamometru są pokazane na zdjęciu. Błąd pomiaru jest równy wartości podziału średnicy miernika. W jakim przypadku wskazanie wymiarów miernika na zapis jest prawidłowe? 1) (1,8 ± 0,2) N 2) (1,3 ± 0,2) N 3) (1,4 ± 0,01) N 4) (1,4 ± 0,1) N 61. B 23 nr 5303. Student mierzył siłę ciężkości działającą na Załaduj. Odczyty dynamometru są pokazane na zdjęciu. Błąd pomiaru jest równy wartości podziału dynamometru. W jakim przypadku odczyt z zarejestrowanego przez nas dynamometru jest prawidłowy? 1) (4,3 ± 0,1) N 2) (4,3 ± 0,2) N 3) (4,6 ± 0,1) N 4) (4,3 ± 0,3) N 62. B 23 Nr 6127. Za pomocą oscyloskopu uczeń badał drgania wymuszone w obwód oscylacyjny składający się z cewki drucianej połączonej szeregowo, kondensatora i rezystora o małej rezystancji. Indukcyjność cewki wynosi 5 mH. Rysunek przedstawia widok ekranu oscyloskopu, gdy jego sondy są podłączone do zacisków kondensatora na wypadek rezonansu. Na rysunku pokazano również przełącznik oscyloskopu, który umożliwia zmianę skali obrazu wzdłuż osi poziomej: obracając tym przełącznikiem, można ustawić, jaki okres czasu odpowiada jednemu podziałowi ekranu oscyloskopu. Określić jaka jest pojemność użytkownika w obwodzie oscylacyjnym skondensowanym za pomocą tory? 1) 20 μF 2) 64 mF 3) ≈ 80 μF 4) 80 F . Pojemność kondensatora wynosi 16 mikrofaradów. Rysunek przedstawia widok ekranu oscyloskopu, gdy jego sondy są podłączone do zacisków kondensatora na wypadek rezonansu. Na rysunku pokazano również przełącznik oscyloskopu, który umożliwia zmianę skali obrazu wzdłuż osi poziomej: obracając tym przełącznikiem, można ustawić, jaki okres czasu odpowiada jednemu podziałowi ekranu oscyloskopu. Określ, jaka jest indukcyjność cewki użytej w obwodzie oscylacyjnym. 1) 1 H 2) 25 mH 3) 0,17 H 4) 64 μH 64. B 23 nr 6206. Różne druty są wykonane z tego samego materiału. Którą parę przewodów należy dobrać, aby eksperymentalnie zweryfikować zależność rezystancji przewodu od jego długości? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 65. B 23 nr 6241. Konieczne jest eksperymentalne wykrycie zależności okresu drgań wahadła sprężynowego od masy ładunku. Jakiej pary wahadeł użyć do tego celu? 1) A i D 2) tylko B 3) tylko C 4) tylko D Jakiej pary wahadeł należy użyć do tego testu? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 67. B 23 nr 6314. Konieczne jest eksperymentalne ustalenie zależności okresu małych drgań wahadła matematycznego od substancji, z której wykonany jest ładunek. Jaką parę wahadełek można w tym celu zabrać? Obciążniki wahadłowe - wydrążone kulki wykonane z miedzi i aluminium o tej samej masie i tej samej średnicy zewnętrznej. 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 68. B 23 nr 6350. Do wykonania pracy laboratoryjnej student otrzymał dynamometr, ładunek o nieznanej gęstości oraz zlewkę z wodą. Niestety podział skali nie został wskazany na hamowni. Korzystając ze szkiców eksperymentu, określ wartość podziału skali średnicy na milimetr. 1) 0,1 N 2) 0,2 N 3) 0,4 N 4) 0,5 N Niestety podział skali nie był zaznaczony na zlewce. Korzystając ze szkiców przebiegu eksperymentu, ustal cenę podziału skali zmiany z lekcji. 1) 200 ml 2) 250 ml 3) 400 ml 4) 500 ml

Wstęp

Sekcja 1. Fluktuacje

1 Okresowe oscylacje

Sekcja 2. Wahadło fizyczne

1 Podstawowe formuły

3 Wahadło tarcia Froud

Wstęp

Studiując to zjawisko jednocześnie zapoznajemy się z właściwościami przedmiotu i uczymy ich zastosowania w technice oraz w życiu codziennym. Jako przykład zwróćmy się do oscylującego wahadła żarnika. Każde zjawisko jest „zwykle” podglądane w naturze, ale można je przewidzieć teoretycznie lub przypadkowo odkryć podczas badania innego. Nawet Galileusz zwrócił uwagę na wibracje żyrandola w katedrze i „było w tym wahadle coś, co go zatrzymało”. Obserwacje mają jednak poważną wadę, są pasywne. Aby zatrzymać się w zależności od natury, konieczne jest zbudowanie zestawu eksperymentalnego. Teraz w każdej chwili możemy odtworzyć to zjawisko. Ale jaki jest cel naszych eksperymentów z tym samym wahadłem żarnika? Człowiek wziął wiele od „naszych mniejszych braci” i dlatego można sobie wyobrazić, jakie eksperymenty przeprowadziłaby zwykła małpa z wahadłem nitkowym. Spróbowałaby tego, powąchała, pociągnęła za sznurek i straciła zainteresowanie. Natura nauczyła ją bardzo szybko badać właściwości przedmiotów. Jadalne, niejadalne, smaczne, bez smaku - to krótka lista właściwości, które badała małpa. Mężczyzna poszedł jednak dalej. Odkrył tak ważną właściwość jak okresowość, którą można zmierzyć. Każda mierzalna właściwość obiektu nazywana jest wielkością fizyczną. Żaden mechanik na świecie nie zna wszystkich praw mechaniki! Czy możliwe jest wyodrębnienie głównych praw za pomocą analizy teoretycznej lub tych samych eksperymentów? Ci, którym udało się to zrobić, na zawsze zapisali swoje nazwisko w historii nauki.

W swojej pracy chciałabym zbadać właściwości wahadeł fizycznych, określić na ile zbadane już właściwości mogą znaleźć zastosowanie w praktyce, w życiu ludzi, w nauce, a także jako metoda badania zjawisk fizycznych w innych obszary tej nauki.

Sekcja 1. Fluktuacje

Oscylacje to jeden z najczęstszych procesów występujących w przyrodzie i technologii. Wieżowce i przewody wysokiego napięcia drgają pod wpływem wiatru, wahadła zegara nakręcanego i samochodu na sprężynach podczas ruchu, poziomu rzeki w ciągu roku i temperatury ciała ludzkiego podczas choroby.

Z układami oscylacyjnymi mamy do czynienia nie tylko w różnych maszynach i mechanizmach, termin „wahadło” jest szeroko stosowany w zastosowaniach do układów o różnym charakterze. Tak więc wahadło elektryczne nazywa się obwodem składającym się z kondensatora i cewki indukcyjnej, wahadło chemiczne to mieszanina substancji chemicznych, które wchodzą w reakcję oscylacyjną, wahadło ekologiczne to dwie oddziałujące na siebie populacje drapieżników i ofiar. Ten sam termin stosuje się do systemów ekonomicznych, w których zachodzą procesy oscylacyjne. Wiemy też, że większość źródeł dźwięku to systemy oscylacyjne, że rozchodzenie się dźwięku w powietrzu jest możliwe tylko dlatego, że samo powietrze jest rodzajem systemu oscylacyjnego. Ponadto, oprócz mechanicznych systemów oscylacyjnych, istnieją elektromagnetyczne systemy oscylacyjne, w których mogą wystąpić oscylacje elektryczne, które stanowią podstawę wszelkiej radiotechniki. Wreszcie istnieje wiele mieszanych - elektromechanicznych - systemów oscylacyjnych stosowanych w wielu różnych dziedzinach techniki.

Widzimy, że dźwięk to wahania gęstości i ciśnienia powietrza, fale radiowe to okresowe zmiany natężenia pól elektrycznych i magnetycznych, światło widzialne to także drgania elektromagnetyczne, tylko o nieco innych długościach fal i częstotliwościach. Trzęsienia ziemi - drgania gleby, przypływy i odpływy - zmiany poziomu mórz i oceanów, wywołane przyciąganiem księżyca i osiąganie w niektórych obszarach 18 metrów, uderzenia tętna - okresowe skurcze mięśnia sercowego człowieka itp. Zmiana czuwania i snu, praca i odpoczynek, zima i lato. Nawet nasze codzienne chodzenie do pracy i powrót do domu mieszczą się w definicji fluktuacji, które są interpretowane jako procesy, które powtarzają się dokładnie lub w przybliżeniu w regularnych odstępach czasu.

Wibracje są więc mechaniczne, elektromagnetyczne, chemiczne, termodynamiczne i różne inne. Pomimo tej różnorodności, wszystkie mają ze sobą wiele wspólnego i dlatego są opisane tymi samymi równaniami różniczkowymi. Specjalny dział fizyki - teoria oscylacji - zajmuje się badaniem praw tych zjawisk. Muszą je znać stoczniowcy i budowniczowie samolotów, specjaliści od przemysłu i transportu, twórcy inżynierii radiowej i sprzętu akustycznego.

Wszelkie wahania charakteryzują się amplitudą - największym odchyleniem określonej wartości od jej wartości zerowej, okresu (T) lub częstotliwości (v). Dwie ostatnie wielkości są ze sobą połączone odwrotnie proporcjonalną zależnością: T=1/v. Częstotliwość drgań jest wyrażona w hercach (Hz). Nazwa jednostki miary pochodzi od nazwiska słynnego niemieckiego fizyka Heinricha Hertza (1857-1894). 1 Hz to jeden cykl na sekundę. W takim tempie bije ludzkie serce. Słowo „herc” w języku niemieckim oznacza „serce”. W razie potrzeby ten zbieg okoliczności może być postrzegany jako rodzaj symbolicznego połączenia.

Pierwszymi naukowcami, którzy badali oscylacje byli Galileo Galilei (1564...1642) i Christian Huygens (1629...1692). Galileusz ustalił izochronizm (niezależność okresu od amplitudy) niewielkich drgań, obserwując kołysanie się żyrandola w katedrze i mierząc czas uderzeniami pulsu na dłoni. Huygens wynalazł pierwszy zegar z wahadłem (1657), aw drugim wydaniu swojej monografii „Zegar wahadłowy” (1673) zbadał szereg problemów związanych z ruchem wahadła, w szczególności znalazł środek wychylenia wahadła fizycznego. Wielki wkład w badanie oscylacji wniosło wielu naukowców: Anglików - W. Thomson (Lord Kelvin) i J. Rayleigh<#"justify">.1 Wibracje okresowe

Wśród różnych mechanicznych ruchów i oscylacji, które mają miejsce wokół nas, często spotyka się ruchy powtarzalne. Każdy obrót jednostajny jest ruchem powtarzalnym: z każdym obrotem dowolny punkt jednostajnie obracającego się ciała przechodzi przez te same pozycje, co podczas poprzedniego obrotu, w tej samej kolejności iz tymi samymi prędkościami. Jeśli przyjrzymy się, jak gałęzie i pnie drzew kołyszą się na wietrze, jak statek kołysze się na falach, jak porusza się wahadło zegara, jak tłoki i korbowody silnika parowego lub wysokoprężnego poruszają się tam iz powrotem, jak igła maszyny do szycia podskakuje w górę iw dół; jeśli obserwujemy naprzemienne przypływy i odpływy morza, przestawianie nóg i machanie rękami podczas chodzenia i biegania, bicie serca lub puls, to we wszystkich tych ruchach zauważymy tę samą cechę - wielokrotne powtarzanie tego samego cyklu ruchów.

W rzeczywistości powtórzenie nie zawsze i we wszystkich warunkach jest dokładnie takie samo. W niektórych przypadkach każdy nowy cykl bardzo dokładnie powtarza poprzedni (kołysanie się wahadła, ruchy części maszyny pracującej ze stałą prędkością), w innych przypadkach może być zauważalna różnica między kolejnymi cyklami (przypływ i odpływ, kołysanie gałęzie, ruchy części maszyny podczas jej pracy), start lub stop). Odchylenia od absolutnie dokładnego powtórzenia są bardzo często tak małe, że można je pominąć, a ruch można uznać za powtarzający się dość dokładnie, tj. można go uznać za okresowy.

Okresowy to powtarzalny ruch, w którym każdy cykl dokładnie odtwarza każdy inny cykl. Czas trwania jednego cyklu nazywany jest okresem. Okres drgań wahadła fizycznego zależy od wielu okoliczności: od wielkości i kształtu ciała, od odległości środka ciężkości od punktu zawieszenia oraz od rozkładu masy ciała względem tego punktu.

Sekcja 2. Wahadło fizyczne

1 Podstawowe formuły

Wahadło fizyczne to sztywne ciało, które może obracać się wokół stałej osi. Rozważ małe drgania wahadła. Pozycję ciała w dowolnym momencie można scharakteryzować kątem jego odchylenia od położenia równowagi (ryc. 2.1).

Równanie momentów piszemy wokół osi obrotu OZ (oś OZ przechodzi przez punkt zawieszenia O prostopadle do płaszczyzny figury „od nas”), pomijając moment sił tarcia, jeśli moment bezwładności ciała jest znany

Oto moment bezwładności wahadła wokół osi OZ,

Prędkość kątowa wahadła,

Mz=- - moment ciężkości względem osi OZ,

a jest odległością od środka ciężkości ciała C do osi obrotu.

Jeżeli przyjmiemy, że podczas obrotu np. przeciwnie do ruchu wskazówek zegara kąt się zwiększa, to moment ciężkości powoduje zmniejszenie tego kąta, a więc w chwili Mz<0. Это и отражает знак минус в правой части (1)

Mając to na uwadze oraz uwzględniając małość oscylacji przepisujemy równanie (1) w postaci:

(uwzględniliśmy to dla małych wahań, gdzie kąt jest wyrażony w radianach). Równanie (2) opisuje oscylacje harmoniczne z cykliczną częstotliwością i okresem

Szczególnym przypadkiem wahadła fizycznego jest wahadło matematyczne. Cała masa wahadła matematycznego jest praktycznie skoncentrowana w jednym punkcie - środku bezwładności wahadła C. Przykładem wahadła matematycznego jest mała masywna kulka zawieszona na długiej lekkiej, nierozciągliwej nitce. W przypadku wahadła matematycznego a = l, gdzie l jest długością nici, a wzór (3) przechodzi w dobrze znaną formułę

Porównując wzory (3) i (4) dochodzimy do wniosku, że okres drgań wahadła fizycznego jest równy okresowi drgań wahadła matematycznego o długości l, zwanego zredukowaną długością wahadła fizycznego:

Okres oscylacji wahadła fizycznego<#"5" height="11" src="doc_zip19.jpg" />) zależy niemonotonicznie od odległości. Łatwo to zauważyć, jeśli zgodnie z twierdzeniem Huygensa-Steinera moment bezwładności jest wyrażony jako moment bezwładności wokół równoległej osi poziomej przechodzącej przez środek masy: Wtedy okres drgań będzie równy:

Zmianę okresu oscylacji, gdy oś obrotu jest odsunięta od środka masy O w obu kierunkach o odległość a, pokazano na rys. 2.2.

2 Kinematyka drgań wahadła

Wahadło to dowolne ciało zawieszone w taki sposób, że jego środek ciężkości znajduje się poniżej punktu zawieszenia. Młotek zawieszony na gwoździu, łuski, ładunek na linie - wszystko to są systemy oscylacyjne, podobne do wahadła zegara ściennego (ryc. 2.3).

Każdy system zdolny do wykonywania swobodnych oscylacji ma stabilną pozycję równowagi. W przypadku wahadła jest to położenie, w którym środek ciężkości znajduje się w pionie poniżej punktu zawieszenia. Jeśli wyjmiemy wahadło z tej pozycji lub je popchniemy, to zacznie ono drgać, odchylając się w jednym lub drugim kierunku od położenia równowagi. Największe odchylenie od położenia równowagi, do którego dochodzi wahadło, nazywa się amplitudą drgań. Amplituda jest określana przez początkowe ugięcie lub pchnięcie, z jakim wahadło zostało wprawione w ruch. Ta właściwość - zależność amplitudy od warunków na początku ruchu - jest charakterystyczna nie tylko dla swobodnych drgań wahadła, ale ogólnie dla swobodnych drgań bardzo wielu układów oscylacyjnych.

Jeśli do wahadła przywiążemy włos - kawałek cienkiego drutu lub elastycznej nylonowej nici - i przesuniemy pod te włosy przydymioną szklaną płytkę, jak pokazano na ryc. 2.3. Jeśli przesuniesz płytkę ze stałą prędkością w kierunku prostopadłym do płaszczyzny oscylacji, włosy narysują falistą linię na płytce (ryc. 2.4). W tym eksperymencie mamy najprostszy oscyloskop - tak nazywają się przyrządy do rejestracji oscylacji. Ślady rejestrowane przez oscyloskop nazywane są przebiegami. Tak więc ryc. 2.2.3. jest oscylogramem drgań wahadła. Amplituda oscylacji jest przedstawiona na tym oscylogramie przez odcinek AB, który daje największe odchylenie krzywej falistej od linii prostej ab, jakie włos rysowałby na płytce przy nieruchomym wahadle (spoczynku w pozycji równowagi). Okres jest reprezentowany przez segment CD, równy odległości, jaką porusza się płyta podczas okresu wahadła.

Rejestrowanie drgań wahadła na okopconej płycie

Oscylogram oscylacji wahadła: AB - amplituda, CD - okres

Ponieważ poruszamy wędzoną płytą równomiernie, każdy jej ruch jest proporcjonalny do czasu, w którym miał miejsce. Można więc powiedzieć, że wzdłuż linii prostej ab, w pewnej skali (w zależności od prędkości płyty), wykreślany jest czas. Z drugiej strony, w kierunku prostopadłym do ab, włosy wyznaczają na płytce odległości końca wahadła od jego położenia równowagi, tj. odległość przebyta przez koniec wahadła z tej pozycji. Tak więc oscylogram jest niczym innym jak wykresem ruchu – wykresem drogi w funkcji czasu.

Jak wiemy, nachylenie linii na takim wykresie reprezentuje prędkość ruchu. Wahadło przechodzi przez położenie równowagi z największą prędkością. W związku z tym nachylenie linii falistej na ryc. 2.2.3. największa w tych punktach, w których przecina się z linią ab. Wręcz przeciwnie, w momentach największych odchyleń prędkość wahadła jest równa zeru. W związku z tym linia falista na ryc. 4 w tych punktach, w których jest najbardziej oddalony od ab, ma styczną równoległą do ab, tj. nachylenie równe zero.

3 Dynamika drgań wahadła

Wahadła pokazane na ryc. 2.6 to wydłużone nadwozia o różnych kształtach i rozmiarach, oscylujące wokół punktu zawieszenia lub podparcia. Takie systemy nazywane są wahadłami fizycznymi. W stanie równowagi, kiedy środek ciężkości znajduje się na pionie poniżej punktu zawieszenia (lub podparcia), siła ciężkości jest równoważona (poprzez siły sprężystości odkształconego wahadła) przez reakcję podpory. Przy odchyleniu od położenia równowagi siły grawitacji i sprężystości determinują przyspieszenie kątowe wahadła w każdym momencie czasu, tj. określić charakter jego ruchu (oscylacja). Rozważmy teraz bardziej szczegółowo dynamikę drgań na najprostszym przykładzie tzw. wahadła matematycznego, czyli niewielkiego ciężarka zawieszonego na długiej cienkiej nitce.

W wahadle matematycznym możemy pominąć masę nici i odkształcenie ciężarka, czyli możemy założyć, że masa wahadła jest skupiona w ciężarze, a siły sprężyste skupione w nitce, która jest uważana za nierozciągliwą. Przyjrzyjmy się teraz, pod wpływem jakich sił waha się nasze wahadło po wyprowadzeniu go z równowagi (przez pchnięcie, ugięcie). Siła przywracająca P1, gdy wahadło odchyla się od położenia równowagi.

Rysunek 2.6

Gdy wahadło znajduje się w stanie równowagi, siła grawitacji działająca na jego ciężar i skierowana pionowo w dół jest równoważona przez naprężenie nici. W pozycji odchylonej (rys. 2.6) siła ciężkości P działa pod kątem do siły naciągu F, skierowanej wzdłuż nici. Rozłóżmy siłę grawitacji na dwie składowe: w kierunku gwintu (P2) i prostopadle do niego (P1). Gdy wahadło oscyluje, siła naciągu nici F nieznacznie przekracza składową P2 - o wartość siły dośrodkowej, która powoduje ruch ładunku po łuku. Składnik P1 jest zawsze skierowany w stronę położenia równowagi; wydaje się, że dąży do przywrócenia tej pozycji. Dlatego często nazywa się to siłą przywracającą. Modulo P1, im bardziej, tym bardziej odchyla się wahadło.

Tak więc, gdy tylko wahadło podczas swoich oscylacji zaczyna odchodzić od położenia równowagi, powiedzmy, w prawo, pojawia się siła P1, która spowalnia jego ruch, im bardziej jest odchylana. Ostatecznie ta siła zatrzyma go i wciągnie z powrotem do pozycji równowagi. Jednak w miarę zbliżania się do tego położenia siła P1 będzie się zmniejszać i w samym położeniu równowagi sprowadzi się do zera. W ten sposób wahadło przechodzi przez położenie równowagi przez bezwładność. Gdy tylko zacznie odchylać się w lewo, siła P1, rosnąca wraz ze wzrostem odchylenia, znów się pojawi, ale teraz skierowana w prawo. Ruch w lewo ponownie zwolni, następnie wahadło zatrzyma się na chwilę, po czym rozpocznie się przyspieszony ruch w prawo itd.

Co dzieje się z energią wahadła, gdy się kołysze?

Dwukrotnie w ciągu tego okresu - przy największych odchyleniach w lewo i w prawo - wahadło zatrzymuje się, tj. w tych momentach prędkość wynosi zero, co oznacza, że energia kinetyczna również wynosi zero. Ale właśnie w tych momentach środek ciężkości wahadła unosi się na największą wysokość, a w konsekwencji energia potencjalna jest największa. Wręcz przeciwnie, w momentach przejścia przez położenie równowagi energia potencjalna jest najmniejsza, a prędkość i energia kinetyczna osiągają wartość maksymalną.

Zakładamy, że można pominąć siły tarcia wahadła o powietrze oraz tarcie w punkcie zawieszenia. Wtedy, zgodnie z zasadą zachowania energii, ta maksymalna energia kinetyczna jest dokładnie równa nadmiarowi energii potencjalnej w położeniu największego odchylenia nad energią potencjalną w położeniu równowagi.

Kiedy więc wahadło oscyluje, następuje okresowe przejście energii kinetycznej w energię potencjalną i odwrotnie, a okres tego procesu jest o połowę krótszy niż okres drgań samego wahadła. Jednak całkowita energia wahadła (suma energii potencjalnej i kinetycznej) jest cały czas stała. Jest równa energii, która została przekazana wahadłu na początku, niezależnie od tego, czy jest to energia potencjalna (początkowe ugięcie), czy energia kinetyczna (początkowe pchnięcie).

Dotyczy to wszystkich wibracji przy braku tarcia lub innych procesów, które pobierają energię z układu oscylacyjnego lub przekazują mu energię. Dlatego amplituda pozostaje niezmieniona i jest określana przez początkowe odchylenie lub siłę pchania.

Te same zmiany w sile przywracającej P1 i to samo przejście energii otrzymujemy, jeśli zamiast zawieszać kulkę na nitce, sprawimy, że toczy się ona w płaszczyźnie pionowej w kulistej miseczce lub w zakrzywionej na obwodzie niecce. W tym przypadku rolę naciągu nici przejmie docisk ścianek miseczki lub koryta (znowu pomijamy tarcie kulki o ścianki i powietrze).

Sekcja 3. Właściwości wahadła fizycznego

1 Korzystanie z wahadła w zegarach

Badanie właściwości wahadła zakorzeniło się w głębokiej odległości. Pierwszymi urządzeniami wykorzystującymi te właściwości były zegarki. Okres oscylacji (obrotów) praktycznie się nie zmienia. Jeśli na początku oscylacje występują z bardzo dużym odchyleniem, powiedzmy 80 ° od pionu, a następnie z tłumieniem oscylacji do 60 ° , 40° , 20 ° okres zmniejszy się tylko o kilka procent, przy spadku odchyleń od 20 ° do ledwo zauważalnego, zmieni się o mniej niż 1%. Dla odchyleń mniejszych niż 5 ° okres pozostanie niezmieniony z dokładnością 0,05%. Ta właściwość niezależności wahadła od amplitudy, zwana izochronizmem, stanowiła podstawę mechanizmu.

Najstarsze wahadło wrzeciona pojawiło się w XIV wieku. Miał postać wahacza z ruchomymi ciężarkami regulacyjnymi. Posadzono ją na wale (wrzeciono) za pomocą dwóch palet (płyty na końcach). Palety wchodziły kolejno między zęby koła ewakuacyjnego, które obracało się pod wpływem spadającego ciężaru. Obracając się, docisnął ząb na górnej palecie i obrócił wrzeciono o pół obrotu. Dolny utknął między dwoma zębami i spowolnił koło. Następnie cykl się powtórzył.

Wahadło wrzeciona zostało zastąpione mechanizmem kotwiczącym, który swoim wyglądem przypominał kotwicę. Służy jako łącznik między wahadłem (balanserem) a kołem ewakuacyjnym. W 1675 Huylens zaproponował wahadło skrętne - balanser ze spiralą - jako regulator drgań. System Guilens jest nadal używany w zegarkach naręcznych i mechanicznych zegarach stołowych. Balancer - koło, do którego przymocowana jest cienka spiralna sprężyna (włosy). Obracając się, balanser potrząsa kotwicą. Syntetyczne rubinowe palety kotwiące naprzemiennie między zębami koła ewakuacyjnego. Podczas jednego okresu obrotu wyważarki koło obraca się o szerokość jednego zęba. Jednocześnie popycha wspornik kotwicy i obracając się, przekręca balanser.

W połowie XVII wieku pojawiła się wskazówka minutowa i sekundowa, co od razu wpłynęło na dokładność zegarka. Powodem tego jest materiał wahadła (spirala), który rozszerzając się i kurcząc wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury, oscyluje z różnymi częstotliwościami. Prowadzi to do błędów w synchronizacji. Dlatego naukowcy wynaleźli specjalny materiał odporny na zmiany temperatury - inwar (stop żelaza i niklu). Przy jego użyciu błąd na dzień nie przekracza pół sekundy.

W latach 30. XIX wieku zaprezentowano pierwsze próby stworzenia zegarka kompaktowego, ale pojawiły się one dopiero sto lat później. Wynaleziono pierwszy zegar elektromechaniczny. Przez styki przepływał prąd elektryczny, kontrolując wahadło i poruszając strzałkami. Wraz z pojawieniem się kompaktowych baterii świat ujrzał zegarki elektryczne, które w swojej konstrukcji miały balanser, a ich obwód elektryczny był zamknięty stykami mechanicznymi, bardziej zaawansowanymi modelami były zegarki na układach półprzewodnikowych i scalonych. Nieco później pojawiły się zegarki elektromechaniczne z oscylatorami kwarcowymi jako układami oscylacyjnymi, których błąd wynosił mniej niż dwie sekundy dziennie!

Kolejnym krokiem naprzód były zegarki w pełni elektroniczne. Głównymi elementami są obwód elektroniczny, cyfrowe wskaźniki na ciekłych kryształach. Są to miniaturowe specjalizowane elektroniczne urządzenia obliczeniowe (generator, dzielniki, kształtowniki, mnożniki oscylacji elektronicznych).

Osobno chciałbym powiedzieć o zegarze astronomicznym, który służy do obserwacji ciał niebieskich i utrzymywania czasu. Ich błąd to tylko 0,000000001 sekundy dziennie. Zegary molekularne, które opierają się na zdolności niektórych molekuł do pochłaniania drgań elektromagnetycznych o ściśle określonej częstotliwości (np. atomy cezu 1c przez 10 000 lat), mają jeszcze mniejszy błąd. Ale zegary kwantowe mogą pochwalić się superdokładnością, w których wykorzystuje się oscylacje elektromagnetyczne generatora kwantowego wodoru i wyrabiają błąd 1 s na 100 000 lat.

Interesujące jest rozważenie dwóch najbardziej uderzających odmian wahadeł, które osobno przeszły do historii, noszą imiona swoich odkrywców i są naturalnie znane właśnie dlatego, że mają niesamowite właściwości.

3 stycznia 1851 r. Jean Bernard Léon Foucault przeprowadził udany eksperyment z wahadłem, które później otrzymało jego imię. Do eksperymentu wybrano Panteon Paryski, ponieważ można było w nim wzmocnić nić wahadła o długości 67 metrów. Na końcu nitki z drutu stalowego wzmocniono żeliwną kulkę o wadze 28 kilogramów. Przed startem piłka została odsunięta na bok i związana cienkim sznurkiem otaczającym ją wzdłuż równika. Pod wahadłem wykonano okrągłą platformę, wzdłuż której krawędzi wylano wałek piasku. Jedna pełna oscylacja wahadła trwała 16 sekund, a przy każdym wahnięciu końcówka zamocowana pod kulą wahadła rysowała na piasku nową linię, wyraźnie pokazującą obrót platformy pod nią, a co za tym idzie całej Ziemi .

Doświadczenie opiera się na właściwości wahadła do utrzymania płaszczyzny oscylacji, niezależnie od obrotu podpory, na której zawieszone jest wahadło. Obserwator obracający się z Ziemią widzi stopniową zmianę kierunku wychylenia wahadła w stosunku do otaczających obiektów ziemskich.

W praktycznej realizacji eksperymentu z wahadłem Foucaulta ważne jest wyeliminowanie przyczyn, które naruszają jego swobodne kołysanie. Aby to zrobić, robią to bardzo długo, z ciężkim i symetrycznym obciążeniem na końcu. Wahadło musi mieć taką samą zdolność kołysania się we wszystkich kierunkach, być dobrze chronione przed wiatrem. Wahadło jest zamocowane na przegubie Cardana lub na poziomym łożysku kulkowym, które obraca się wraz z płaszczyzną wychylenia wahadła. Ogromne znaczenie dla wyników eksperymentu ma uruchomienie wahadła bez bocznego pchnięcia. Podczas pierwszej publicznej demonstracji doświadczeń Foucaulta w Panteonie to właśnie w tym celu wiązano wahadło sznurkiem. Gdy wahadło po zawiązaniu osiągnęło stan całkowitego spoczynku, lina uległa przepaleniu i zaczęła się poruszać.

Ponieważ wahadło w Panteonie wykonało jedną pełną oscylację w ciągu 16,4 sekundy, wkrótce stało się jasne, że płaszczyzna wychylenia wahadła obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara względem podłogi. Przy każdym kolejnym zamachu metalowa końcówka zamiatała piasek o około 3 mm o 1 ° z poprzedniej lokalizacji. W ciągu godziny kołyszący się samolot obrócił się o ponad 11 ° , w ciągu około 32 godzin dokonał całkowitej rewolucji i wrócił na swoje poprzednie położenie. Ta imponująca demonstracja doprowadziła publiczność do histerii; wydawało im się, że pod stopami czują rotację Ziemi.

Aby dowiedzieć się, dlaczego wahadło zachowuje się w ten sposób, rozważ pierścień piaskowy. Punkt północny 51 ° pierścień znajduje się 3 m od środka, a biorąc pod uwagę, że Panteon znajduje się na 48 szerokości geograficznej północnej, ta część pierścienia jest o 2,3 m bliżej osi Ziemi niż centrum. w ciągu 24 godzin północna krawędź pierścienia będzie bliżej. Dlatego, gdy Ziemia obraca się o 360 ° będzie poruszać się po okręgu o mniejszym promieniu niż środek i będzie pokonywać o 14,42 m mniej na dobę. Dlatego różnica prędkości tych punktów wynosi 1 cm/min. Podobnie południowa krawędź pierścienia porusza się o 14,42 metra dziennie, czyli 1 cm/min, szybciej niż środek pierścienia. Ze względu na tę różnicę prędkości linia łącząca północny i południowy punkt pierścienia zawsze pozostaje skierowana z północy na południe. Na równiku ziemskim północne i południowe krańce tak małej przestrzeni znajdowałyby się w tej samej odległości od osi Ziemi, a zatem poruszałyby się z tą samą prędkością. Dlatego powierzchnia Ziemi nie obracałaby się wokół pionowej kolumny stojącej na równiku, a wahadło Foucaulta kołysałoby się wzdłuż tej samej linii. Prędkość obrotowa płaszczyzny wahadłowej wynosiłaby zero, a czas pełnego obrotu byłby nieskończenie długi. Gdyby wahadło było ustawione dokładnie na jednym z biegunów geograficznych, okazałoby się, że samolot wahadłowy obraca się w ciągu 24 godzin (powierzchnia 1 ° co godzinę i wykonuje pełny obrót o 360 ° dokładnie 15 m dziennie wokół osi ziemi.). Na 360 szerokościach geograficznych efekt Foucaulta przejawia się w różnym stopniu, podczas gdy jego działanie staje się bardziej widoczne, gdy zbliża się do biegunów.

Najdłuższa nitka - 98 metrów - znajdowała się przy wahadle Foucaulta, znajdującym się w soborze św. Izaaka w Petersburgu. Wahadło zostało usunięte w 1992 roku, ponieważ nie odpowiadało przeznaczeniu budynku. Teraz w północno-zachodniej Rosji jest tylko jedno wahadło Foucaulta - w Planetarium w Petersburgu. Długość jego nici jest niewielka - około 8 metrów, ale nie zmniejsza to stopnia widoczności. Ta wystawa Planetarium cieszy się stałym zainteresowaniem zwiedzających w każdym wieku.

Wahadło Foucaulta, znajdujące się obecnie w holu dla gości budynku Zgromadzenia Ogólnego Narodów Zjednoczonych w Nowym Jorku, jest darem rządu Holandii. To wahadło to 200-funtowa, 12-calowa, pozłacana kula, częściowo wypełniona miedzią, zawieszona na drucie ze stali nierdzewnej pod sufitem nad ceremonialnymi schodami 75 stóp nad podłogą. Górny koniec drutu jest zamocowany za pomocą przegubu uniwersalnego, który umożliwia swobodne kołysanie się wahadła w dowolnej płaszczyźnie pionowej. Z każdym oscylacją kulka przechodzi przez wytłoczony metalowy pierścień z elektromagnesem, w wyniku czego w miedzi wewnątrz kulki indukowany jest prąd elektryczny. Ta interakcja zapewnia niezbędną energię do pokonania tarcia i oporu powietrza oraz zapewnia równomierne kołysanie wahadła.

3 Wahadło tarcia Froud

Na obracającym się wale znajduje się fizyczne wahadło. Siła tarcia między wałem a wahadłem maleje wraz ze wzrostem prędkości względnej.

Jeżeli wahadło porusza się w kierunku obrotu, a jego prędkość jest mniejsza niż prędkość wału, to od strony wału działa na nie wystarczająco duży moment siły tarcia, popychając wahadło. Podczas ruchu w przeciwnym kierunku prędkość wahadła względem wału jest duża, więc moment tarcia jest niewielki. Tak więc system samooscylujący sam reguluje przepływ energii do oscylatora.

Wahadło oscyluje względem nowego położenia równowagi, przesuniętego w kierunku obrotu wału, a jego prędkość w stanie ustalonym nie przekracza prędkości wału. Możesz zmienić warunki początkowe, na przykład ustawić początkową prędkość wahadła na większą niż prędkość obrotowa wału. W takim przypadku po pewnym czasie powstaną oscylacje o tej samej amplitudzie, a krzywa fazowa będzie dążyć do tego samego atraktora.

4 Związek między okresem a długością wahadła

Czy istnieją relacje między ilościami? Każdy związek między wielkościami, wyrażony matematycznie w formie tabeli, wykresu lub wzoru, nazywany jest prawem fizycznym. Próbujemy ustalić związek między okresem a długością wahadła. W tym celu zwykle zestawia się tabelę (tabela 3.1), w której wprowadza się wyniki eksperymentów.

Tabela 3.1.

M00.250,50,751T, s011,41,72

Z tabeli jasno wynika, że wraz ze wzrostem długości wahadła wydłuża się okres jego oscylacji. Jeszcze wyraźniej jest przedstawić tę tabelę w formie wykresu (rys. 3.1), ale jeszcze lepiej wyrazić ją w przybliżeniu w postaci wzoru: T? 2. Formuła-prawo umożliwia szybkie obliczenie okresu drgań wahadła nici i na tym polega jego piękno. Ale to nie tylko główna wartość prawa. Teraz możesz zmienić okres oscylacji, a tym samym dostosować bieg zegara, aby pokazywał dokładny czas. Wszystkie inne prawa oscylacji wahadła gwintowanego znalazły również zastosowanie w zegarach już opisanych powyżej oraz w innych urządzeniach technicznych.

Rysunek 3.1

Po przestudiowaniu tego tematu określiłem główne właściwości wahadła. Głównym i najczęściej używanym jest izochronizm (z greckiego - „jednolity”) ruchu wahadła przy małych amplitudach, czyli niezależność okresu oscylacji od amplitudy. Gdy amplituda jest podwojona, okres wahadła pozostaje niezmieniony, chociaż ciężar przemieszcza się dwa razy dalej. Jednak na okres drgań wahadła fizycznego wpływa wielkość i kształt ciała, odległość między środkiem ciężkości a punktem zawieszenia, rozkład masy ciała względem tego punktu.

Wraz ze wzrostem długości wahadła wydłuża się również okres jego oscylacji, na tej właściwości opiera się mechanizm zegara i konstrukcja szeregu innych urządzeń technicznych. Wahadło ma szerokie zastosowanie w układach o różnym charakterze. Na przykład wahadło elektryczne to obwód składający się z kondensatora i cewki indukcyjnej, wahadło ekologiczne to dwie oddziałujące na siebie populacje drapieżników i ofiar.

Dowolny obrót jednostajny jest ruchem powtarzalnym (okresowym): przy każdym obrocie możemy obserwować, jak dowolny punkt jednostajnie obracającego się ciała przechodzi przez te same pozycje, co podczas poprzedniego obrotu iw tej samej kolejności.

Gdy wahadło oscyluje, następuje okresowe przejście energii kinetycznej w energię potencjalną i odwrotnie, a okres całego tego procesu jest o połowę krótszy niż okres drgań samego wahadła. Ale kiedy znajdujemy sumę energii potencjalnej i kinetycznej, jej stałość staje się zauważalna. Jest równa energii, która została przekazana wahadłu na początku, niezależnie od tego, czy jest to energia potencjalna (początkowe ugięcie), czy energia kinetyczna (początkowe pchnięcie).

Dla każdego wahadła fizycznego można znaleźć takie pozycje soczewicy i pryzmatów, w których wahadło będzie oscylować z tym samym okresem. Ten fakt jest podstawą teorii obracającego się wahadła, która mierzy przyspieszenie swobodnego spadania. Kolejnym ważnym czynnikiem jest to, że przy pomiarach w ten sposób nie ma konieczności wyznaczania położenia środka masy, co znacznie zwiększa dokładność pomiarów. W tym celu należy zmierzyć zależność okresu drgań wahadła od położenia osi obrotu i z tej eksperymentalnej zależności znaleźć skróconą długość. Tak wyznaczona długość w połączeniu z mierzonym z dużą dokładnością okresem oscylacji wokół obu osi umożliwia obliczenie przyspieszenia ziemskiego. Ponadto za pomocą wahadeł i ich modeli matematycznych demonstrowane są zjawiska nieodłącznie związane z nieliniowymi układami oscylacyjnymi, które są szczególnie złożone.

Ciekawe właściwości mają dwa wspaniałe wahadła: wahadło Foucaulta i wahadło tarcia Frouda. Pierwsza opiera się na umiejętności utrzymania płaszczyzny oscylacji niezależnie od obrotu podpory, na której zawieszone jest wahadło. Obserwator obracający się z Ziemią widzi stopniową zmianę kierunku wychylenia wahadła w stosunku do otaczających obiektów ziemskich. Drugi znajduje się na obracającym się wale. Jeżeli wahadło porusza się w kierunku obrotu, a jego prędkość jest mniejsza niż prędkość wału, to od strony wału działa na nie wystarczająco duży moment siły tarcia, popychając wahadło. Podczas ruchu w przeciwnym kierunku prędkość wahadła względem wału jest duża, więc moment tarcia jest niewielki. Tak więc system samooscylujący sam reguluje przepływ energii do oscylatora.

Na podstawie badania zależności okresu drgań butelki od czasu obserwacji i zmiany masy zawartej w niej substancji możemy śmiało stwierdzić, że przy amplitudzie drgań nieprzekraczającej 1 cm moment bezwładności wahadła fizycznego nie wpływa na okres jego drgań.

Podsumowując wszystkie powyższe, można argumentować, że właściwości wahadła fizycznego i ogólnie układów oscylacyjnych są wykorzystywane w bardzo wielu obszarach o różnym charakterze i odnotowują, zarówno same, jak i jako część jednego całości, a jako metodę albo metodę badawczą, albo przeprowadzanie serii eksperymentów.

kinematyka fizyczne wahania wahadła

Literatura

1. lek. med. Aksenova Encyklopedia dla dzieci, „Avanta+”, 1999. 625-627 s.

Anishchenko V.S. Deterministyczny chaos, Sorosowski. //Dziennik edukacyjny. 1997. Nr 6. 70-76 s.

Zaslavsky G.M., Sagdeev R.Z. Wprowadzenie do fizyki nieliniowej: od wahadła do turbulencji i chaosu. - M.: Nauka, 1988. 368 stron.

Zasławski G.M. Fizyka chaosu w układach hamiltonowskich. Za. z angielskiego. - Iżewsk, Moskwa: Instytut Badań Komputerowych, 2004. 288 s.

Zubkov B.V., Chumakov S.V. Encyklopedyczny słownik młodego technika. - Moskwa „Pedagogika”, 1980 r. - 474 strony.

Koshkin NI, Shirkevich MG, Podręcznik fizyki elementarnej. - Moskwa, "Nauka", 1972.

Krasnoselsky M.A., Pokrovsky A.V. Systemy z histerezą. - M., Nauka, 1983. 271 stron.

Trubetskov D.I. Drgania i fale dla humanistyki. - Saratów: GosUNC "College", 1997. 392 s.

Kuzniecow S.P. Dynamiczny chaos (przebieg wykładów). - M.: Fizmatlit, 2001.

Kuźmin P.V. Wahania. Krótkie notatki do wykładów, wydawnictwo KGSHA, 2002

Landau L.D., Akhiezer A.I., Lifshitz E.M. Kurs fizyki ogólnej. Mechanika i fizyka molekularna. - Moskwa, "Nauka", 1969.

Lishevsky V. Nauka i życie, 1988, nr 1.

Malinetsky G.G., Potapov A.B., Podlazov A.V. Dynamika nieliniowa: podejścia, wyniki, nadzieje. - M.: URSS, 2006.

Malov N.N. Podstawy teorii oscylacji. - Moskwa, „Oświecenie”, 1971.

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w nauce tematu?

Nasi eksperci doradzą lub zapewnią korepetycje z interesujących Cię tematów.
Złożyć wniosek wskazanie tematu już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

opcja 1

Część 1

Odpowiedzi na zadania 1-23 to słowo, liczba lub ciąg liczb lub liczb. Wpisz swoją odpowiedź w odpowiednim polu po prawej stronie. Napisz każdy znak bez spacji. Nie trzeba wpisywać jednostek miary wielkości fizycznych.

Rysunek przedstawia wykres ruchu autobusu po prostej drodze wzdłuż osi X. Wyznacz rzut prędkości autobusu na oś X w przedziale czasowym od 0 do 30 minut.

Odpowiedź: _____ km/h

W bezwładnościowym układzie odniesienia siła⇀ FF⇀ informuje ciało o masie m przyspieszenie równe w module 2 m/s 2 . Jaki jest moduł przyspieszenia ciała o masiem2 m2pod siłą 2⇀ FF⇀ w tym układzie odniesienia?

Odpowiedź: _____ m/s 2

Samochód o masie 2t poruszający się z prędkością v zderza się z nieruchomym samochodem o masie 2m. Po zderzeniu poruszają się jak jedność. Jaki jest całkowity pęd dwóch samochodów po zderzeniu? Interakcja samochodów z innymi ciałami jest znikoma.

Odpowiadać: _____

Ile waży osoba w powietrzu, biorąc pod uwagę działanie siły Archimedesa? Objętość osoby V = 50 dm 3 , gęstość ciała człowieka 1036 kg/m 3 . Gęstość powietrza 1,2 kg/m 3 .

Odpowiedź: _____ N

Rysunek przedstawia wykresy zależności współrzędnych od czasu dla dwóch ciał: A i B, poruszających się po linii prostej, wzdłuż której skierowana jest oś X. Wybierz dwa poprawne stwierdzenia dotyczące ruchu ciał.

1. Przerwa czasowa pomiędzy posiedzeniami organów A i B wynosi 6s.

2. Ciało A porusza się z prędkością 3 m/s.

3. Ciało A porusza się z równomiernym przyspieszeniem.

4. Przez pierwsze 5 s ciało A przebyło 15 m.

5. Ciało B porusza się ze stałym przyspieszeniem.

Obciążenie wahadła sprężynowego pokazane na rysunku powoduje oscylacje harmoniczne między punktami 1 i 3. Jak zmienia się energia potencjalna sprężyny wahadła i prędkość obciążenia, gdy obciążenie wahadłem przesuwa się z punktu 3 do punktu 2?

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

Energia potencjalna sprężyny

Prędkość ładowania

Krążek o masie m ześlizguje się ze wzgórza z odpoczynku. Przyspieszenie swobodnego spadania wynosi g. U podnóża wzgórza energia kinetyczna krążka wynosi E do. Tarcie krążka o wzgórze jest znikome. Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi a formułami, za pomocą których można je obliczyć. Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

WIELKOŚĆ FIZYCZNA

A) wysokość wzgórza

B) moduł pędu krążka u podnóża wzniesienia

FORMUŁA

1) mik√ 2 mgEk2mg

2) √2 jak2mEk

3) √ 2 mikGM2Ekgm

4) mikGMEkgm

Gaz doskonały znajduje się w naczyniu pod tłokiem. Ciśnienie gazu wynosi 100 kPa. W stałej temperaturze objętość gazu została zwiększona 4-krotnie. Określ ciśnienie gazu w stanie końcowym.

Odpowiedź: _____ kPa.

Gaz przechodzi ze stanu 1 do stanu 3, jak pokazano na wykresie p-V. Jaka jest praca wykonana przez gaz w procesie 1-2-3, jeśli p 0 = 50 kPa, V 0 = 2 l?

Odpowiedź: _____ J.

Ile ciepła oddaje 10-kilogramowa część żeliwna, gdy jej temperatura jest obniżona o 20 K?

Odpowiedź: _____ kJ.

Zależność objętości stałej masy gazu doskonałego od temperatury pokazano na wykresie V-T (patrz rysunek). Wybierz dwa poprawne stwierdzenia dotyczące procesu zachodzącego z gazem.

1. Ciśnienie gazu jest minimalne w stanie A.

2. Podczas przejścia ze stanu D do stanu A energia wewnętrzna maleje.

3. Podczas przejścia ze stanu B do stanu C praca wykonywana przez gaz jest cały czas ujemna.

4. Ciśnienie gazu w stanie C jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

5. Ciśnienie gazu w stanie D jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

Rysunki A i B przedstawiają wykresy dwóch procesów 1-2 i 3-4, z których każdy jest wykonywany przez jeden mol argonu. Wykresy są wykreślane we współrzędnych p-V i V-T, gdzie p to ciśnienie, V to objętość, a T to temperatura bezwzględna gazu. Ustal zgodność między wykresami a stwierdzeniami, które charakteryzują procesy przedstawione na wykresach.

Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

WYKRESY

ALE)

SPRAWOZDANIA

1) Energia wewnętrzna gazu maleje, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

2) Praca odbywa się na gazie, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

3) Gaz odbiera ciepło, ale nie działa.

4) Gaz odbiera ciepło i działa.

ALE

Te same prądy przepływają przez trzy cienkie, długie, proste, równoległe przewodniki (patrz rysunek). W jaki sposób siła Ampera skierowana jest na przewodnik 3 z pozostałych dwóch (w górę, w dół, w lewo, w prawo, od obserwatora do obserwatora)? Odległości między sąsiednimi przewodami są takie same. Napisz odpowiedź słowem (słowami).

Odpowiadać: _____

Rysunek przedstawia przekrój obwodu elektrycznego. Jaki jest stosunek ilości ciepła Q 1 /Q 2 , wyzwalany na rezystorach R 1 i R 2 w tym samym czasie?

Odpowiadać: _____

Na płaskie lustro pada snop światła. Kąt pomiędzy wiązką padającą a lustrem wynosi 30°. Określ kąt między incydentem a promieniami odbitymi.

Odpowiedź: _____°.

Dwie nienaładowane szklane sześciany 1 i 2 są zbliżone do siebie i umieszczone w polu elektrycznym, którego natężenie skierowane jest poziomo w prawo, jak pokazano w górnej części rysunku. Następnie sześciany zostały rozsunięte i dopiero wtedy usunięto pole elektryczne (dolna część figury). Wybierz z proponowanej listy dwa stwierdzenia, które odpowiadają wynikom badań eksperymentalnych i podaj ich numery.

1. Po rozsunięciu kostek ładunek pierwszej kostki okazał się ujemny, ładunek drugiej był dodatni.

2. Po umieszczeniu w polu elektrycznym elektrony z pierwszej kostki zaczęły przechodzić do drugiej.

3. Po rozsunięciu kostek ładunki obu kostek pozostały równe zero.

4. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym lewa powierzchnia 1. sześcianu była naładowana ujemnie.

5. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym prawa powierzchnia drugiego sześcianu była naładowana ujemnie.

Jak zmieni się częstotliwość drgań własnych i maksymalny prąd w cewce obwodu oscylacyjnego (patrz rysunek), jeśli klucz K zostanie przesunięty z pozycji 1 do pozycji 2 w momencie, gdy ładunek kondensatora wynosi 0?

1. wzrost

2. zmniejszyć

3. nie zmieni się

Naturalna frekwencja

Maksymalny prąd w cewce

Ustal zgodność między rezystancją odcinka obwodu prądu stałego a schematyczną reprezentacją tego odcinka obwodu. Rezystancje wszystkich rezystorów na rysunkach są takie same i równe R.

ODPORNOŚĆ PRZEKROJU

A) 3R

B) 2R/3

SEKCJA DC

Jaka jest liczba protonów i neutronów w izotopie azotu147 N714N ?

Liczba protonów

Liczba neutronów

Okres półtrwania izotopu sodu2211 Na1122Nato 2,6 roku. Początkowo było 208 g tego izotopu. Ile to będzie za 5,2 roku?

Odpowiadać: ______

Dla niektórych atomów cechą charakterystyczną jest możliwość wychwycenia przez jądro atomowe jednego z najbliższych mu elektronów. Jak w tym przypadku zmienia się liczba masowa i ładunek jądra?

Dla każdej wartości określ odpowiedni charakter zmiany:

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

Zapisz wybrane liczby dla każdej wielkości fizycznej. Cyfry w odpowiedzi mogą się powtarzać.

Liczba masowa jądra

Opłata podstawowa

Rysunek przedstawia stoper, po prawej stronie powiększony obraz fragmentu skali i strzałki. Wskazówka stopera wykonuje pełny obrót w ciągu 1 minuty.

Zapisz odczyty stopera, biorąc pod uwagę, że błąd pomiaru jest równy podziałowi stopera.

Odpowiedź: (_____ ± _____)

Student bada właściwości wahadeł. Ma do dyspozycji wahadła, których parametry podane są w tabeli. Którego z wahadeł należy użyć, aby doświadczalnie odkryć zależność okresu drgań wahadła od jego długości?

№ wahadło

długość wahadła

Stała objętość kuli

Materiał, z którego wykonana jest piłka

1,0 m²

5 cm 3

stal

1,5 m²

5 cm 3

stal

2,0 mln

5 cm 3

aluminium

1,0 m²

8 cm 3

stal

1,0 m²

5 cm 3

miedź

Pręt o masie 0,8 kg porusza się po poziomym stole, połączony z ładunkiem o masie 0,2 kg nieważką, nierozciągliwą nicią narzuconą na gładki, nieważki klocek. Ładunek porusza się z przyspieszeniem 1,2 m/s2. Określ współczynnik tarcia pręta o powierzchnię stołu.

Odpowiadać: _____

Punkt B znajduje się w środku odcinka AC. Stacjonarne opłaty punktowe -q i -2q (q = 1 nC) znajdują się odpowiednio w punktach A i C. Jaki ładunek dodatni należy umieścić w punkcie C zamiast ładunku - 2q, aby moduł natężenia pola elektrycznego w punkcie B wzrósł 2 razy?

Odpowiedź: _____ nK

Przewód prosty o długości I = 0,2 m, przez który płynie prąd I = 2 A, znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B = 0,6 T i jest równoległy do wektora⇀ BB⇀ . Wyznacz moduł siły działającej na przewodnik z pola magnetycznego.

Odpowiedź: _____ H.

Część 2.

Całkowite poprawne rozwiązanie każdego z problemów 27-31 powinno zawierać prawa i formuły, których zastosowanie jest konieczne i wystarczające do rozwiązania problemu, a także przekształcenia matematyczne, obliczenia z odpowiedzią numeryczną i jeśli to konieczne, rysunek wyjaśnienie rozwiązania.

Oddzielne jajo żaby jest przezroczyste, jego skorupa składa się z galaretowatej substancji; wewnątrz jajka znajduje się ciemny zarodek. Wczesną wiosną, w słoneczne dni, kiedy temperatura wody w zbiornikach jest bliska zeru, kawior jest ciepły w dotyku. Pomiary pokazują, że jego temperatura może sięgać 30 stopni.

1) Jak wyjaśnić to zjawisko?

2) Podaj podobne przykłady z życia codziennego lub w przyrodzie.

Pokaż odpowiedź

Osoba zaczyna wspinać się po schodach ruchomych metra, poruszając się w górę z przyspieszeniem a = 0,21 m/s 2 . Po dojściu do środka schodów ruchomych zatrzymuje się, skręca i zaczyna schodzić z tym samym przyspieszeniem. Określ, jak długo dana osoba znajduje się na schodach ruchomych.

Długość schodów ruchomych wynosi L=100 m, a ich prędkość V=2 m/s.

Pokaż odpowiedź

Butla zawiera azot o masie m = 24 g w temperaturze T = 300 K. Gaz jest schładzany izochorycznie tak, że jego ciśnienie spada n = 3 razy. Gaz jest następnie podgrzewany pod stałym ciśnieniem, aż jego temperatura osiągnie pierwotną temperaturę. Określ pracę A wykonaną przez gaz.

Pokaż odpowiedź

Gdy zaciski ogniwa galwanicznego są zwarte, prąd w obwodzie wynosi 2 A. Gdy do zacisków ogniwa galwanicznego jest podłączona lampa elektryczna o rezystancji elektrycznej 3 omów, prąd w obwodzie wynosi 0,5 A Na podstawie wyników tych eksperymentów określ rezystancję wewnętrzną ogniwa galwanicznego.

Pokaż odpowiedź

Osoba czyta książkę, trzymając ją w odległości 50 cm od oczu. Jeśli taka jest odległość jego najlepszego widzenia, to jaka moc optyczna okularów pozwoli mu czytać książkę z odległości 25 cm?

Na naszej stronie można dobrze przygotować się do zdania egzaminu z fizyki, ponieważ co tydzień na naszej stronie pojawiają się nowe opcje zadań.

1. Rysunek przedstawia wykres ruchu autobusu po prostej drodze wzdłuż osi X. Wyznacz rzut prędkości autobusu na oś X w przedziale czasowym od 0 do 30 minut.

Odpowiedź: _____ km/h

2. W bezwładnościowym układzie odniesienia siła ⇀ F

Mówi ciału o masie m przyspieszenie, modulo 2 m/s 2 . Jaki jest moduł przyspieszenia ciała o masie m2 pod siłą 2 ⇀ F

w tym układzie odniesienia?

Odpowiedź: _____ m/s 2

3. Na wózku o masie 50 kg, toczącym się po torze z prędkością 0,8 m / s, na wierzch wylewa się 200 kg piasku. Określ prędkość wózka po załadowaniu

Odpowiadać: _____

4. Ile waży osoba w powietrzu, biorąc pod uwagę działanie siły Archimedesa? Objętość osoby V \u003d 50 dm 3, gęstość ciała ludzkiego wynosi 1036 kg / m 3. Gęstość powietrza 1,2 kg/m 3 .

Odpowiedź: _____ N

5. Rysunek przedstawia wykresy zależności współrzędnych od czasu dla dwóch ciał: A i B, poruszających się w linii prostej, wzdłuż której skierowana jest oś X. Wybierz dwa poprawne stwierdzenia dotyczące ruchu ciał.

1. Przerwa czasowa pomiędzy posiedzeniami organów A i B wynosi 6s.

2. Ciało A porusza się z prędkością 3 m/s.

3. Ciało A porusza się z równomiernym przyspieszeniem.

4. Przez pierwsze 5 s ciało A przebyło 15 m.

5. Ciało B porusza się ze stałym przyspieszeniem.

Odpowiadać:_____;

6. Obciążenie wahadła sprężyny pokazane na rysunku powoduje oscylacje harmoniczne między punktami 1 i 3. Jak zmienia się energia potencjalna sprężyny wahadła i prędkość obciążenia, gdy obciążenie wahadła przesuwa się z punktu 3 do punktu 2?

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

7. Krążek o masie m zjeżdża ze wzgórza ze stanu spoczynku. Przyspieszenie swobodnego spadania wynosi g. U podnóża wzniesienia energia kinetyczna krążka jest równa E k. Tarcie krążka o wzniesienie jest znikome. Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi a formułami, za pomocą których można je obliczyć. Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

WIELKOŚĆ FIZYCZNA

A) wysokość wzgórza

B) moduł pędu krążka u podnóża wzniesienia

1) mik√ 2 mg

2) √ 2 mmik

3) √ 2 mikgm

4) mikgm

Odpowiadać:____;

8. W naczyniu pod tłokiem znajduje się gaz doskonały. Ciśnienie gazu wynosi 100 kPa. W stałej temperaturze objętość gazu została zwiększona 4-krotnie. Określ ciśnienie gazu w stanie końcowym.

Odpowiedź: _____ kPa.

9. Gaz jest przenoszony ze stanu 1 do stanu 3, jak pokazano na wykresie p-V. Jaka jest praca wykonywana przez gaz w procesie 1-2-3, jeśli p 0 \u003d 50 kPa, V 0 \u003d 2 l?

Odpowiedź: _____ J.

10. Ile ciepła wydziela część żeliwna ważąca 10 kg, gdy jej temperatura spadnie o 20 K?

Ciepło właściwe żeliwa C= DorazdoGoZ

Odpowiedź: _____ kJ.

11. Zależność objętości stałej masy gazu doskonałego od temperatury pokazano na wykresie V-T (patrz rysunek). Wybierz dwa poprawne stwierdzenia dotyczące procesu zachodzącego z gazem.

1. Ciśnienie gazu jest minimalne w stanie A.

2. Podczas przejścia ze stanu D do stanu A energia wewnętrzna maleje.

3. Podczas przejścia ze stanu B do stanu C praca wykonywana przez gaz jest cały czas ujemna.

4. Ciśnienie gazu w stanie C jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

5. Ciśnienie gazu w stanie D jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

Odpowiadać:____;

12. Rysunki A i B przedstawiają wykresy dwóch procesów 1-2 i 3-4, z których każdy jest wykonywany przez jeden mol argonu. Wykresy są wykreślane we współrzędnych p-V i V-T, gdzie p to ciśnienie, V to objętość, a T to temperatura bezwzględna gazu. Ustal zgodność między wykresami a stwierdzeniami, które charakteryzują procesy przedstawione na wykresach.

Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

SPRAWOZDANIA

1) Energia wewnętrzna gazu maleje, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

2) Praca odbywa się na gazie, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

3) Gaz odbiera ciepło, ale nie działa.

4) Gaz odbiera ciepło i działa.

ALE	B
Odpowiadać:____;

13. Te same prądy przepływają przez trzy cienkie, długie, proste, równoległe przewody (patrz rysunek). W jaki sposób siła Ampera skierowana jest na przewodnik 3 z pozostałych dwóch (w górę, w dół, w lewo, w prawo, od obserwatora do obserwatora)? Odległości między sąsiednimi przewodami są takie same. Napisz odpowiedź słowem (słowami).

Odpowiadać: _____

14. Rysunek przedstawia przekrój obwodu elektrycznego. Jaki jest stosunek ilości ciepła Q1/Q2 wydzielanego jednocześnie na rezystorach R 1 i R 2?

Odpowiadać: _____

16. Wiązka światła pada na płaskie lustro. Kąt pomiędzy wiązką padającą a lustrem wynosi 30°. Określ kąt między incydentem a promieniami odbitymi.

Odpowiedź: _____°.

16. Dwie nienaładowane szklane sześciany 1 i 2 są zbliżone do siebie i umieszczone w polu elektrycznym, którego natężenie skierowane jest poziomo w prawo, jak pokazano w górnej części rysunku. Następnie sześciany zostały rozsunięte i dopiero wtedy usunięto pole elektryczne (dolna część figury). Wybierz z proponowanej listy dwa stwierdzenia, które odpowiadają wynikom badań eksperymentalnych i podaj ich numery.

1. Po rozsunięciu kostek ładunek pierwszej kostki okazał się ujemny, ładunek drugiej był dodatni.

2. Po umieszczeniu w polu elektrycznym elektrony z pierwszej kostki zaczęły przechodzić do drugiej.

3. Po rozsunięciu kostek ładunki obu kostek pozostały równe zero.

4. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym lewa powierzchnia 1. sześcianu była naładowana ujemnie.

5. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym prawa powierzchnia drugiego sześcianu była naładowana ujemnie.

Odpowiadać:_____;

17. Jak zmieni się częstotliwość drgań własnych i maksymalny prąd w cewce obwodu oscylacyjnego (patrz rysunek) po przesunięciu klucza K z pozycji 1 do pozycji 2 w momencie, gdy ładunek kondensatora wynosi 0?

1. wzrost

2. zmniejszyć

3. nie zmieni się

18. Ustal zgodność między rezystancją odcinka obwodu prądu stałego a schematyczną reprezentacją tego odcinka obwodu. Rezystancje wszystkich rezystorów na rysunkach są takie same i równe R.

ODPORNOŚĆ PRZEKROJU

SEKCJA DC

Odpowiadać:_____;

19. Jaka jest liczba protonów i neutronów w izotopie azotu? 14 7 N?

20. Okres półtrwania izotopu sodu 22 11 Na

to 2,6 roku. Początkowo było 208 g tego izotopu. Ile to będzie za 5,2 roku?

Odpowiadać: ______

21. Dla niektórych atomów cechą charakterystyczną jest możliwość wychwycenia przez jądro atomowe jednego z najbliższych mu elektronów. Jak w tym przypadku zmienia się liczba masowa i ładunek jądra?

Dla każdej wartości określ odpowiedni charakter zmiany:

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

Zapisz wybrane liczby dla każdej wielkości fizycznej. Cyfry w odpowiedzi mogą się powtarzać.

Odpowiedzi na zadania 1-24 to słowo, liczba lub ciąg liczb lub liczb. Wpisz swoją odpowiedź w odpowiednim polu po prawej stronie. Napisz każdy znak bez spacji. Nie trzeba wpisywać jednostek miary wielkości fizycznych.

Rysunek przedstawia wykres ruchu autobusu po prostej drodze wzdłuż osi X. Wyznacz rzut prędkości autobusu na oś X w przedziale czasowym od 0 do 30 minut.

Odpowiedź: _____ km/h

W bezwładnościowym układzie odniesienia siła \overset\rightharpoonup F informuje ciało o masie m o przyspieszeniu równym modułowi 2 m/s 2 . Jaki jest moduł przyspieszenia ciała o masie \frac m2 pod działaniem siły 2\overset\rightharpoonup F w tym układzie odniesienia?

Odpowiedź: _____ m/s 2

Na wózku o masie 50 kg, toczącym się po torze z prędkością 0,8 m / s, na wierzch wylewa się 200 kg piasku. Określ prędkość wózka po załadowaniu

Odpowiadać: _____

Ile waży osoba w powietrzu, biorąc pod uwagę działanie siły Archimedesa? Objętość osoby V \u003d 50 dm 3, gęstość ciała ludzkiego wynosi 1036 kg / m 3. Gęstość powietrza 1,2 kg/m 3 .

Odpowiedź: _____ N

1. Przerwa czasowa pomiędzy posiedzeniami organów A i B wynosi 6s.

2. Ciało A porusza się z prędkością 3 m/s.

3. Ciało A porusza się z równomiernym przyspieszeniem.

4. Przez pierwsze 5 s ciało A przebyło 15 m.

5. Ciało B porusza się ze stałym przyspieszeniem.

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

Krążek o masie m ześlizguje się ze wzgórza z odpoczynku. Przyspieszenie swobodnego spadania wynosi g. U podnóża wzniesienia energia kinetyczna krążka jest równa E k. Tarcie krążka o wzniesienie jest znikome. Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi a formułami, za pomocą których można je obliczyć. Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

WIELKOŚĆ FIZYCZNA

A) wysokość wzgórza

B) moduł pędu krążka u podnóża wzniesienia

1) E_k\sqrt(\frac(2m)g)

2) \sqrt(2mE_k)

3) \sqrt(\frac(2E_k)(gm))

4) \frac(E_k)(gm)

Odpowiedź: _____ kPa.

Gaz przechodzi ze stanu 1 do stanu 3, jak pokazano na wykresie p-V. Jaka jest praca wykonywana przez gaz w procesie 1-2-3, jeśli p 0 \u003d 50 kPa, V 0 \u003d 2 l?

Odpowiedź: _____ J.

Ile ciepła oddaje 10-kilogramowa część żeliwna, gdy jej temperatura jest obniżona o 20 K?

Ciepło właściwe żeliwa C=500\frac(J)(kg^\circ C)

Odpowiedź: _____ kJ.

Zależność objętości stałej masy gazu doskonałego od temperatury pokazano na wykresie V-T (patrz rysunek). Wybierz dwa poprawne stwierdzenia dotyczące procesu zachodzącego z gazem.

1. Ciśnienie gazu jest minimalne w stanie A.

2. Podczas przejścia ze stanu D do stanu A energia wewnętrzna maleje.

3. Podczas przejścia ze stanu B do stanu C praca wykonywana przez gaz jest cały czas ujemna.

4. Ciśnienie gazu w stanie C jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

5. Ciśnienie gazu w stanie D jest większe niż ciśnienie gazu w stanie A.

Dla każdej pozycji pierwszej kolumny wybierz odpowiednią pozycję drugiej i zapisz wybrane cyfry pod odpowiednimi literami.

ALE)

SPRAWOZDANIA

1) Energia wewnętrzna gazu maleje, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

2) Praca odbywa się na gazie, podczas gdy gaz oddaje ciepło.

3) Gaz odbiera ciepło, ale nie działa.

4) Gaz odbiera ciepło i działa.

ALE	B

Odpowiadać: _____

Rysunek przedstawia przekrój obwodu elektrycznego. Jaki jest stosunek ilości ciepła Q1/Q2 wydzielanego jednocześnie na rezystorach R 1 i R 2?

Odpowiadać: _____

Na płaskie lustro pada snop światła. Kąt pomiędzy wiązką padającą a lustrem wynosi 30°. Określ kąt między incydentem a promieniami odbitymi.

Odpowiedź: _____°.

1. Po rozsunięciu kostek ładunek pierwszej kostki okazał się ujemny, ładunek drugiej był dodatni.

2. Po umieszczeniu w polu elektrycznym elektrony z pierwszej kostki zaczęły przechodzić do drugiej.

3. Po rozsunięciu kostek ładunki obu kostek pozostały równe zero.

4. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym lewa powierzchnia 1. sześcianu była naładowana ujemnie.

5. Przed rozdzieleniem kostek w polu elektrycznym prawa powierzchnia drugiego sześcianu była naładowana ujemnie.

1. wzrost

2. zmniejszyć

3. nie zmieni się

Ustal zgodność między rezystancją odcinka obwodu prądu stałego a schematyczną reprezentacją tego odcinka obwodu. Rezystancje wszystkich rezystorów na rysunkach są takie same i równe R.

ODPORNOŚĆ PRZEKROJU

SEKCJA DC

Jaka jest liczba protonów i neutronów w izotopie azotu ()_7^(14)N ?

Okres półtrwania izotopu sodu ()_(11)^(22)Na wynosi 2,6 roku. Początkowo było 208 g tego izotopu. Ile to będzie za 5,2 roku?

Odpowiadać: ______

Dla każdej wartości określ odpowiedni charakter zmiany:

1. wzrosty

2. zmniejsza

3. nie zmienia się

Zapisz wybrane liczby dla każdej wielkości fizycznej. Cyfry w odpowiedzi mogą się powtarzać.

Rysunek przedstawia stoper, po prawej stronie powiększony obraz fragmentu skali i strzałki. Wskazówka stopera wykonuje pełny obrót w ciągu 1 minuty.

Zapisz odczyty stopera, biorąc pod uwagę, że błąd pomiaru jest równy podziałowi stopera.

Odpowiedź: (_____ ± _____)

Rozważ tabelę zawierającą informacje o ziemskich planetach Układu Słonecznego.

Wybierz dwa stwierdzenia, które odpowiadają cechom planet i podaj ich numery.

1) Spośród planet ziemskich Wenus krąży po najbardziej wydłużonej orbicie wokół Słońca.

2) Przyspieszenie swobodnego spadania na Marsie wynosi około 3,8 m/s 2 .

3) Pierwsza kosmiczna prędkość Merkurego jest mniejsza niż Ziemi.

4) Wśród planet grupy ziemskiej częstotliwość obrotu wokół Słońca jest maksymalna na Wenus.

5) Średnia gęstość Merkurego jest mniejsza niż Wenus.

Odpowiadać: _____

Odpowiedź: _____ nK

Przewód prosty o długości I = 0,2 m, przez który płynie prąd I = 2 A, znajduje się w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B = 0,6 T i jest równoległy do wektora \overset\rightharpoonup B. Określ moduł działającej siły na przewodzie z boku pola magnetycznego.

Odpowiedź: _____ H.

Część 2.

Całkowite poprawne rozwiązanie każdego z problemów 28-32 powinno zawierać prawa i formuły, których zastosowanie jest konieczne i wystarczające do rozwiązania problemu, a także przekształcenia matematyczne, obliczenia z odpowiedzią numeryczną i, jeśli to konieczne, figurą wyjaśnienie rozwiązania.

1) Jak wyjaśnić to zjawisko?

S=Vt_1+\\frac(at_1^2)2.

Zapiszmy równanie w innej formie:

\\frac(0,21)2t_1^2+2t_1-50=0.

Rozwiązaniem są dwie liczby: 14.286 i -33.333.

Tylko wartości dodatnie mają znaczenie fizyczne, wtedy t 1 =14.286s.

Druga część drogi osoby porusza się jednostajnie przyspieszona, ale przyspieszenie skierowane jest w kierunku przeciwnym do prędkości schodów ruchomych. Napiszmy wzór opisujący ten ruch:

S=\\frac(at_2^2)2-Vt_2;

podstawmy wartości:

\\frac(0,21)2t_2^2-2t_2-50=0.

Podczas rozwiązywania otrzymujemy dwie wartości: -14,286 i 33,333.

Tylko wartości dodatnie mają znaczenie fizyczne, a następnie t 2 \u003d 33,333 s.

Całkowity czas spędzony na schodach ruchomych: t=t 1 +t 2 =14.286+33.333=47,6 s.

Oko i soczewka okularów tworzą układ optyczny, którego moc optyczną można obliczyć ze wzoru: D=D 1 +D 2 .

Następnie D_1+D_2=\frac1F;

D_2=\frac1F-D_1;

D_2=\frac1(0.25\;m)-2\;dptr=2\;dptr.

Badanie własności wahadła fizycznego. Fizyka. Przygotowanie do egzaminu część A Student bada właściwości wahadeł, którymi dysponuje

Korepetycje

Część 2.

Zgłoś literówkę

Tekst do wysłania do naszych redaktorów:

Twój komentarz (opcjonalnie):