1) Изобразите экстремальную правую точку маятника и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в этой точке

Тема занятия: Маятник

Описание: Маятник - это система, состоящая из шарика, подвешенного на нити или стержне. Чтобы понять его движение, нам нужно рассмотреть силы, действующие на шарик.

1) Экстремальная правая точка маятника - это точка в его траектории, когда шарик достигает максимального удаления от положения равновесия. В этой точке шарик имеет максимальную потенциальную энергию. Нарисовав силы, действующие на шарик в этой точке, мы увидим, что гравитационная сила направлена вниз, а натяжение нити - в направлении, противоположном гравитации. Сумма этих сил будет указывать вниз и слегка в сторону положения равновесия.

2) а) При перемещении от положения равновесия до амплитудного значения координаты, маятник будет двигаться в сторону максимального удаления от положения равновесия. Здесь сила гравитации будет направлена вниз, а натяжение нити - в сторону положения равновесия.

б) При перемещении от амплитудного значения к положению равновесия, маятник будет двигаться в сторону положения равновесия. Гравитационная сила будет направлена вниз, а натяжение нити - в направлении, противоположном гравитации.

3) а) Если вода будет постепенно вытекать из отверстия в дне ведерка, период колебаний увеличится. Это происходит из-за уменьшения массы ведерка, а следовательно, уменьшения инерции системы.

б) Если вода будет постепенно наполнять ведерко, период колебаний также увеличится. Это связано с увеличением массы ведерка и, соответственно, увеличением инерции системы.

Совет: Чтобы лучше понять движение маятника, рекомендуется проанализировать силы, действующие в разных точках его траектории. Изучение этих сил поможет вам понять, как меняется движение маятника в разных условиях.

Ещё задача: Рассмотрим маятник с амплитудой 20 см. Найдите экстремальную правую точку маятника и нарисуйте силы, действующие на шарик в этой точке. Как меняется магнитуда и направление суммарной силы в течение периода колебаний?

Тема занятия: Осцилляции

Инструкция:
1) Экстремальная правая точка маятника - это точка на траектории маятника, когда его скорость максимальна и его перемещение вправо достигает максимального значения. В этой точке, гравитационная сила направлена вниз, а сила натяжения стержня направлена влево, чтобы удерживать маятник в движении. На чертеже будут изображены две силы: гравитационная сила, направленная вниз, и сила натяжения стержня, направленная влево. Суммарная сила на маятнике будет направлена к центру траектории.

Магнитуда суммарной силы в течение периода останется постоянной, так как магнитуда гравитационной силы и силы натяжения стержня не меняются. Направление суммарной силы будет меняться в зависимости от положения маятника на траектории.

2) а) При перемещении маятника от положения равновесия до амплитудного значения координаты, маятник будет двигаться из положения равновесия с постоянной ускорением в сторону экстремальной точки на одной стороне. Здесь сила натяжения стержня будет направлена к положению равновесия, а суммарная сила будет направлена в сторону движения маятника.

б) При перемещении маятника от амплитудного значения к положению равновесия, маятник будет двигаться из экстремальной точки с постоянным ускорением в сторону положения равновесия. В этом случае сила натяжения стержня будет направлена от положения равновесия, а суммарная сила будет направлена в сторону движения маятника.

3) а) Если вода будет постепенно вытекать из отверстия в дне ведерка, период колебаний будет увеличиваться. Это связано с уменьшением массы ведерка после вытекания воды. По закону сохранения энергии, период колебаний зависит от массы и длины шнура, и при уменьшении массы общая энергия системы уменьшается, что приводит к увеличению периода колебаний.

б) Если вода будет постепенно наполнять ведро, период колебаний будет уменьшаться. Это связано с увеличением массы ведерка при наполнении водой. Увеличение массы приводит к увеличению общей энергии системы и, соответственно, к уменьшению периода колебаний.

Пример:
1) Изобразите экстремальную правую точку маятника и покажите на чертеже силы, действующие на шарик в этой точке траектории. Нарисуйте суммарную силу. Как меняется магнитуда и направление суммарной силы в течение периода?
2) Какое будет движение маятника а) при его перемещении от положения равновесия до амплитудного значения координаты? б) при его перемещении от амплитудного значения к положению равновесия?
3) Как изменится период колебаний ведерка с водой, подвешенного на длинном шнуре: а) если вода будет постепенно вытекать из отверстия в его дне? б) если вода будет постепенно наполнять ведро?

Совет:
Для лучшего понимания осцилляций, рекомендуется почитать дополнительную литературу или просмотреть видеоуроки по этой теме. Практика решения задач и анализ различных ситуаций поможет улучшить понимание осцилляций и их свойств.

Упражнение:
Масса груза на пружине равна 0,5 кг, жесткость пружины равна 20 Н/м. Найдите период колебаний груза на пружине.