Номер 306, страница 72 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Цель эксперимента:Экспериментально доказать, что линейная скорость точки, совершающей вращательное движение, прямо пропорциональна радиусу ее вращения.

Оборудование:Картонная пластинка в виде круга с отверстием в центре; на пластинку нанесены три черные точки, находящиеся на одном радиусе на разных расстояниях от центра. Для проведения опыта также понадобится ось вращения, например, карандаш.

Ход эксперимента:

1. Проденьте карандаш через центральное отверстие в картонном диске. Диск должен иметь возможность свободно вращаться вокруг карандаша как вокруг оси.

2. Раскрутите диск. Начните с небольшой скорости вращения, постепенно ее увеличивая.

3. Внимательно наблюдайте за тремя черными точками на диске во время вращения.

Наблюдения и выводы:

В процессе вращения диска все его точки, включая три отмеченные, совершают полный оборот за одинаковый промежуток времени. Это означает, что их угловая скорость $ \omega $ одинакова.

Линейная скорость $ v $ связана с угловой скоростью $ \omega $ и радиусом вращения $ r $ (расстоянием точки от оси вращения) соотношением $ v = \omega \cdot r $. Согласно этой формуле, чем дальше точка находится от центра вращения (чем больше $ r $), тем больше должна быть ее линейная скорость.

Наблюдения подтверждают этот вывод. При достаточно быстром вращении диска глаз перестает различать отдельные точки, и из-за инертности зрительного восприятия их траектории сливаются в окружности. При этом можно заметить, что:

- След от точки, расположенной дальше всего от центра, выглядит как наиболее "размытая" и широкая линия. Это говорит о том, что за время, пока изображение точки сохраняется на сетчатке глаза, она успевает пройти наибольшее расстояние. Следовательно, ее линейная скорость максимальна.

- След от точки, находящейся ближе всего к центру, наименее размыт. Это указывает на то, что ее линейная скорость минимальна.

- Средняя точка демонстрирует промежуточную степень размытия, что соответствует средней линейной скорости из трех.

Таким образом, эксперимент наглядно демонстрирует, что линейная скорость точки при вращательном движении увеличивается с увеличением ее расстояния от оси вращения.

Ответ:Экспериментально подтверждено, что линейная скорость точки при вращательном движении зависит от радиуса вращения. Наблюдая за вращающимся диском, можно увидеть, что точка, наиболее удаленная от центра, движется быстрее (ее след более размыт), чем точки, расположенные ближе к центру. Это доказывает прямую зависимость между линейной скоростью и радиусом вращения.