Физика и астрономия · 9 клас · урок 2 от 5

Връщаща сила. Пружинно махало

В този урок научаваме защо тяло на пружина трепти. Когато го отклоним, пружината действа с връщаща сила, насочена към равновесното положение и пропорционална на отклонението (законът на Хук). Тялото преминава равновесното положение по инерция и движението се повтаря. Периодът на пружинното махало зависи от масата на тялото и от коравината на пружината, но при малки отклонения не зависи от амплитудата.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Връщащата сила е насочена обратно на отклонението, към равновесното положение.
  • Законът на Хук: F = kx, k е коравината (N/m).
  • Период на пружинно махало: T = 2π√(m/k).
  • При 4 пъти по-голяма маса периодът се увеличава 2 пъти.
  • Периодът не зависи от амплитудата.

Пример

Тяло с маса 1 kg трепти на пружина с k = 100 N/m. Периодът е T = 2π√(1/100) = 2π·0,1 ≈ 0,63 s.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Как се нарича силата, която връща трептящото тяло към равновесното положение?
    • Сила на триене
    • Архимедова сила
    • Сила на съпротивление
    • Връщаща сила

    Отговор: Връщаща сила

    Връщащата сила е винаги насочена към равновесното положение.

  2. Кой закон гласи, че силата на еластичност на пружината е пропорционална на деформацията?
    • Законът на Хук
    • Законът на Ом
    • Първият закон на Нютон
    • Законът на Архимед

    Отговор: Законът на Хук

    F = kx, където k е коефициентът на еластичност (коравината).

  3. По коя формула се пресмята периодът на пружинно махало?
    • T = 2π√(k/m)
    • T = 2π√(l/g)
    • T = 2πmk
    • T = 2π√(m/k)

    Отговор: T = 2π√(m/k)

    Периодът расте с масата и намалява с коравината на пружината.

  4. Тяло с маса 0,4 kg трепти на пружина с k = 40 N/m. Какъв е приблизително периодът?
    • ≈ 6,3 s
    • ≈ 0,63 s
    • 0,1 s
    • ≈ 1,26 s

    Отговор: ≈ 0,63 s

    T = 2π√(0,4/40) = 2π · 0,1 ≈ 0,63 s.

  5. Как се изменя честотата на пружинно махало, ако коравината на пружината се увеличи 9 пъти, а масата не се променя?
    • Увеличава се 9 пъти
    • Намалява 3 пъти
    • Увеличава се 3 пъти
    • Не се променя

    Отговор: Увеличава се 3 пъти

    ν = 1/T е пропорционална на √k, а √9 = 3.

  6. Как е насочена връщащата сила спрямо отклонението на тялото?
    • Обратно на отклонението, към равновесното положение
    • По посока на отклонението
    • Перпендикулярно на отклонението
    • Винаги надолу

    Отговор: Обратно на отклонението, към равновесното положение

    Връщащата сила винаги тегли тялото обратно към равновесното положение.

  7. Пружина с коравина 100 N/m е разтегната с 0,05 m. Каква е силата на еластичност?
    • 20 N
    • 0,5 N
    • 5 N
    • 2000 N

    Отговор: 5 N

    По закона на Хук F = kx = 100 · 0,05 = 5 N.

  8. Как се изменя периодът на пружинно махало, ако масата на тялото се увеличи 4 пъти?
    • Увеличава се 4 пъти
    • Намалява 2 пъти
    • Увеличава се 2 пъти
    • Не се променя

    Отговор: Увеличава се 2 пъти

    T = 2π√(m/k), затова при 4 пъти по-голяма маса периодът расте √4 = 2 пъти.

  9. Зависи ли периодът на пружинното махало от амплитудата?
    • Не, при малки отклонения не зависи
    • Да, расте с амплитудата
    • Да, намалява с амплитудата
    • Зависи само при вертикално махало

    Отговор: Не, при малки отклонения не зависи

    Във формулата T = 2π√(m/k) няма амплитуда.

  10. Тяло на пружина с k = 40 N/m трепти с период 1 s. Каква е масата му? (π2 ≈ 10)
    • 4 kg
    • 0,25 kg
    • 10 kg
    • 1 kg

    Отговор: 1 kg

    m = kT2/(4π2) = 40 · 1 / 40 = 1 kg.

  11. В каква единица се измерва коравината на пружината?
    • N/m
    • N·m
    • kg
    • J

    Отговор: N/m

    От F = kx следва k = F/x, т.е. нютон на метър.

  12. От кои величини зависи периодът на пружинното махало?
    • От амплитудата и масата
    • От масата и коравината
    • Само от амплитудата
    • От g и дължината

    Отговор: От масата и коравината

    T = 2π√(m/k): зависи от масата на тялото и коравината на пружината.

  13. Пружина се разтяга с 2 cm под действие на сила 4 N. Каква е коравината ѝ?
    • 2 N/m
    • 8 N/m
    • 20 N/m
    • 200 N/m

    Отговор: 200 N/m

    k = F/x = 4 N / 0,02 m = 200 N/m.

  14. В кое положение връщащата сила при пружинно махало е най-голяма?
    • В равновесното
    • В крайните положения
    • Еднаква е навсякъде
    • По средата между тях

    Отговор: В крайните положения

    F = kx е най-голяма при най-голямо отклонение, т.е. в крайните положения.

  15. Тяло с маса 0,25 kg трепти на пружина с k = 100 N/m. Каква е приблизително честотата? (π ≈ 3,14)
    • 0,31 Hz
    • 1,6 Hz
    • 3,2 Hz
    • 6,3 Hz

    Отговор: 3,2 Hz

    T = 2π√(0,25/100) = 2π · 0,05 ≈ 0,314 s; ν = 1/T ≈ 3,2 Hz.