Zadanie: Matura CKE Maj 2024 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 3.
Ciężarek o masie $m = 100,0	ext{ g}$ jest zawieszony na sprężynie i wykonuje drgania harmoniczne w kierunku pionowym, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.
Przyjmujemy, że ciężarek drga wzdłuż osi $y$ skierowanej pionowo w górę. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej prędkości $v_y$ ciężarka od czasu $t$. Dodatnia wartość współrzędnej prędkości $v_y$ oznacza, że zwrot wektora prędkości ciężarka jest w górę, a ujemna wartość – że zwrot wektora prędkości jest w dół. Prędkość ciężarka określamy w układzie odniesienia związanym z ziemią.

[img1]

Przyjmij uproszczony model zjawiska, w którym:

na ciężarek działają tylko siła sprężystości $\vec{F_s}$ sprężyny i siła grawitacji $\vec{F_g}$
wartość siły sprężystości, z jaką sprężyna działa na ciężarek, jest wprost proporcjonalna do wydłużenia sprężyny ponad jej długość swobodną (gdy jest nierozciągnięta)
układ odniesienia związany z ziemią traktujemy jako układ inercjalny
pomijamy opory ruchu
pomijamy masę sprężyny
przyśpieszenie grawitacyjne ziemskie ma wartość $g = 9,81	ext{ m/s}^2$.
 Pytanie 1: Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

[prawda_falsz1] Pytanie 2: Siły działające na ciężarek się równoważą, gdy ciężarek znajduje się w punkcie o współrzędnej $y = 0$, natomiast najwyższe i najniższe położenia ciężarka znajdują się – odpowiednio – w punktach o współrzędnych: $y = A$ oraz $y = -A$. W pewnej chwili ruchu drgającego ciężarek znalazł się w punkcie $P$ (zobacz schematyczny rysunek poniżej).

[img1]

Na rysunku powyżej narysuj i podpisz siłę sprężystości $\vec{F_s}$ i siłę grawitacji $\vec{F_g}$ działające na ciężarek w punkcie $P$. Zachowaj relację (większy, równy, mniejszy) między wartościami tych sił i zapisz tę relację – wpisz w wykropkowane miejsce poniżej odpowiedni znak wybrany spośród: >, =,

$F_s$ [wybor1] $F_g$

[odp_graficzna1] Pytanie 3: Oblicz wartość siły sprężystości działającej na ciężarek w chwili, gdy znajduje się on w najniższym położeniu podczas ruchu drgającego. Zapisz obliczenia.

[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: FPP

1.	W chwili $t = 0,2\text{ s}$ siły działające na ciężarek się równoważą.	P	F
2.	Energia kinetyczna ciężarka w chwili $t = 0,1\text{ s}$ jest równa energii kinetycznej ciężarka w chwili $t = 0,3\text{ s}$ .	P	F
3.	Wartość przyśpieszenia ciężarka w chwili $t = 0,4\text{ s}$ jest większa od wartości przyśpieszenia ciężarka w chwili $t = 0,5\text{ s}$ .	P	F

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?