FR-01952Materiał Freedu

Zadanie 3 (matura, maj 2024)

LiceumMaturaRozszerzenieFizykaDrgania mechaniczne

Źródło: Matura maj 2024, fizyka, poziom rozszerzony (formuła 2023, MFAP-R0-100-2405), zad. 3

    Zadanie 3, wspólne informacje. Zadanie 3. Ciężarek o masie 𝑚 = 100,0 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 ciężarka od czasu 𝑡 . Dodatnia 𝑦 wartość współrzędnej prędkości v oznacza, że zwrot wektora prędkości ciężarka jest 𝑦 w górę, a ujemna wartość – że zwrot wektora prędkości jest w dół. Prędkość ciężarka określamy w układzie odniesienia związanym z ziemią. v , m/s y 0,8 0,6 0,4 0,2 0 t , s 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 Przyjmij uproszczony model zjawiska, w którym: • na ciężarek działają tylko siła sprężystości 𝐹⃗ sprężyny i siła grawitacji 𝐹⃗ 𝑠 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 2 • przyśpieszenie grawitacyjne ziemskie ma wartość 𝑔 = 9,81 m/s .

    Zadanie 3.1

    Zadanie 3.1. Zadanie 3.1. (0–2) Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. P F W chwili 𝑡 = 0,2 s siły działające na ciężarek się równoważą. Energia kinetyczna ciężarka w chwili 𝑡 = 0,1 s jest równa energii 2. P F kinetycznej ciężarka w chwili 𝑡 = 0,3 s . Wartość przyśpieszenia ciężarka w chwili 𝑡 = 0,4 s jest większa od 3. P F wartości przyśpieszenia ciężarka w chwili 𝑡 = 0,5 s .

    Zadanie 3.2

    Zadanie 3.2. Zadanie 3.2. (0–2) 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). 𝑦 𝐴 𝑔 ⃗ 0 𝑃 −𝐴 3.2. Na rysunku powyżej narysuj i podpisz siłę sprężystości 𝑭⃗⃗⃗ i siłę grawitacji 𝑭⃗⃗⃗ 𝒔 𝒈 0 – 1 – 2 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 ........... 𝐹 𝑠 𝑔 Brudnopis

    Zadanie 3.3

    Zadanie 3.3. Zadanie 3.3. (0–4) Oblicz wartość siły sprężystości działającej na ciężarek w chwili, gdy znajduje się on w najniższym położeniu podczas ruchu drgającego. Zapisz obliczenia.

    Wróć do wyników

    Podobne zadania