Влияние вращения Земли?

Условие

Республиканская олимпиада 2026 9 класс № Э1

Приборы и оборудование: штатив, металлический стержень, подвешенный на двух нитях, линейка, секундомер с памятью этапов.

1. Во всех пунктах задания (кроме п. 2.3) повторные измерения не требуются. Однако при необходимости Вы можете провести эти измерения. Для записи их результатов в Таблицах предусмотрены дополнительные столбцы.

2. В данном задании погрешности необходимо рассчитывать только в тех пунктах, где это требуется по условию.

3. Вам выдана Инструкция по использованию секундомера с памятью этапов. Тщательно ознакомьтесь с нею. Потренируйтесь проводить измерения с запоминанием промежуточных значений времен. Если возникнут вопросы по работе с секундомером. немедленно обращайтесь за помощью к членам оргкомитета.

4. Не будьте многословными, все требуемые обоснования могут быть сформулированы в виде одного, двух предложений!

Известно, что вращение Земли влияет на некоторые процессы, протекающие на ее поверхности. Например, вращение Земли приводит к тому, что правые берега рек на территории Беларуси в среднем более крутые, чем левые. Хорошо известен опыт Фуко с маятником, который наглядно демонстрирует вращение Земли вокруг своей оси.

В данной работе исследуется вращение стержня, подвешенного на двух нитях. Оказывается, что закон раскручивания стержня зависит от направления вращения.

В школьном курсе физики вы изучаете только два вида движения: равномерное и равноускоренное. Однако многие движения описываются другими более сложными законами, как, например, в данном задании.

Проверьте: в вашей установке длины нитей должны быть равны $см$ ***, расстояние между нитями*** $см$ ***, изменять их не следует!***

Для проведения измерений используйте следующую методику. Из начального положения, когда нити вертикальны (1), поверните стержень на половину оборота (2), при этом нити соприкоснуться. Далее поворачивайте стержень, так что бы нити скручивались, сделайте требуемое количество оборотов

(3). После доверните стержень еще на половину оборота и отпустите его. Запустите секундомер, когда стержень при раскручивании (в сторону противоположную направлению закручивания) повернется на половину оборота и займет положение, показное на (3). После этого измеряйте времена требуемых оборотов вращения.

В данной задаче используются две связанные между собой координаты (см. рис.2):

- число оборотов при закручивании нитей (отсчитывается от нижнего положения стержня (см. рис. 1.2) снизу-вверх);

- число оборотов, сделанных стержнем в ходе раскручивания нитей, отсчитываемое от положения (рис. 1.3) (отсчитывается сверху вниз).

Часть 1. Изучение закона движения.

В данной части вам необходимо исследовать закон движения стержня при 30 оборотах свободного вращения. Начальное положение стержня соответствует и нулевой начальной скорости. Измерения проведите с шагом . Используйте секундомер с памятью этапов, засекайте времена через каждые три оборота.

1.1 Измерьте времена , за которые стержень делает оборотов из начального положения при вращении стержня против часовой и по часовой стрелке.

1.2 Постройте графики законов движения при вращении стержня против часовой и по часовой стрелке.

Далее Вам необходимо выбрать одну из двух моделей движения стержня.

Модель 1. Равноускоренное движение, при котором закон движения описывается функцией

(1)

Модель 2. Закон «трех вторых», при котором закон движения описывается функцией

(2)

1.3 Постройте графики зависимостей времени числа оборотов от числа оборотов для некоторых функций , позволяющей наглядно определить, какая из функций (1) или (2), точнее описывает вращение стержня при его вращении против часовой и по часовой стрелке. Укажите, какие функции Вы использовали. Значения этих функций занесите в соответствующие столбцы Таблицы 1.

1.4 Укажите, какой из законов точнее описывает изучаемое движение. Укажите диапазоны значений числа оборотов , где полученные экспериментальные данные могут быть описаны выбранным Вами законом движения.

1.5 Для выбранного закона движения оцените графически численные значения коэффициентов или (для вращений в каждую сторону), оцените погрешности найденных значений.

1.6 Укажите, можно ли считать, что законы вращения в разные стороны различаются. Ответ кратко обоснуйте.

Сделайте основной вывод на основе проведенных измерений

1.7 Рассчитайте средние угловые скорости вращения стержня в каждом направлении в Части 1 вашей работы. Рассчитайте угловую скорость вращения Земли вокруг своей оси.

1.8 Укажите. можно ли считать вращение Земли причиной различных законов вращения против часов и по часовой стрелке.

1.9 Укажите основную причину различных характеристик вращения стержня в противоположных направлениях.

Часть 2. Время раскручивания.

В данной части Вам необходимо исследовать зависимость времени полного раскручивания стержня от начального значения (без начальной скорости) до нижнего положения . Измерения проведите только при раскручивании против часовой стрелки.

2.1 Измерьте зависимости времени полного раскручивания стержня от числа оборотов для значений .

2.2 Оцените погрешность измерения времени раскручивания для . Для этого проведите не менее 5 измерений этого времени.

Зависимость времени раскручивания от начального числа оборотов приближенно может быть описана степенной функцией

(3)

где - некоторый показатель степени (не обязательно целое число).

2.3 Используя результаты измерений зависимости определите показатель степени в формуле (3), при котором функция (3) наиболее точно описывает ваши экспериментальные данные.

Подсказка. В листах ответов приведены графики функций на интервале при значениях показателя степени от (верхняя кривая) до (нижняя прямая) с шагом 0,1. Воспользуйтесь этими графиками для ответа на поставленный вопрос. Можете произвести некоторые дополнительные расчеты и построения на этом бланке. Кратко опишите Ваш метод определения показателя степени.

Нужна подсказка? →

Условие

Похожие задачи