Решение
Городская олимпиада (3-й этап) 2023 11 класс № Э2Период колебаний пружинного маятника рассчитывается по известной формуле
Подставляя формулу для жесткости пружины получим, что период колебаний зависит от размеров полоски следующим образом
Для определения показателей степеней необходимо провести измерения зависимости периода колебаний от длины полоски (при неизменной ширине) и зависимости периода колебаний от ширины полоски (при неизменной длине). Формула (2) допускает очевидную линеаризацию с использованием двойного логарифмического масштаба
Поэтому построив указанные зависимости в двойном логарифмическом масштабе по коэффициенты наклона графиков можно рассчитать искомые показатели степеней.Измерения требуют большого терпения. Требуется 5-10 минут, чтобы научиться мягко раскачивать маятник, плавно вводя его в резонанс. Зато при этом можно измерить времена большого числа периодов колебаний (до 100). Результаты измерений очень сильно зависят от сорта используемой бумаги. В наших измерения характерные значения периодов составляли от нескольких десятых доле секунды до 1{,}5 с. В ходе измерения одной зависимости удавалось достичь изменения периодов в 2-2{,}5 раза.
Полученные зависимости оказываются близкими к линейным. Оказывается, что значение параметра близко к -3, а параметра к 1. Конечно погрешность ручных измерений высока и составляет величины порядка 20%.