1 - неверно;
2 - верно;
3 - верно;
4 - верно.
Объяснение:
m = 200 г = 0,2 кг - масса
k = 720 Н/м - жёсткость пружины
А = 5 см = 0,05 м - амплитуда колебаний
Гармонические колебания относительно положения равновесия вдоль оси х описываются уравнением
х = А sin ωt,
здесь ω = √(k/m) - циклическая (круговая) частота колебаний
ω = √(720/0,2) = √3600 = 60 (рад/с)
Тогда уравнение колебаний груза
х = 0,05 sin 60t (1)
Скорость груза
v = x' = 0.05 · 60 cos 60t
или
v = 3 cos 60t (2)
1.
x = 4см = 0,04 м
Из уравнения (1)
0,04 = 0,05 · sin 60t ⇒ sin 60t = 0.8 ⇒ cos 60t = √(1 - 0.64) = 0.6
По уравнению (2)
v = 3 · 0.6 = 1.8 (м/с) < 2 м/с
Следовательно, 1-е утверждение неверно.
2.
В положении равновесия х = 0
Из уравнения (1)
0 = 0,05 · sin 60t ⇒ sin 60t = 0 ⇒ cos 60t = 1
По уравнению (2)
v = 3 · 1 = 3 (м/с)
2-е утверждение верно
3.
x = 1см = 0,01 м
Из уравнения (1)
0,01 = 0,05 · sin 60t ⇒ sin 60t = 0.2 ⇒ cos 60t = √(1 - 0.04) ≈ 0.98
По уравнению (2)
v = 3 · 0.98 = 2,94 (м/с) > 1 м/с
Следовательно, 3-е утверждение верно.
4.
Максимальной кинетической энергией груз обладает при прохождении положения равновесия.
Из пункта 2 известно, что в положении равновесия скорость груза равна v = 3 м/с, тогда кинетическая энергия
Ек = 0,5 mv² = 0.5 · 0.2 · 9 = 0.9 (Дж)
Следовательно, 4-е утверждение верно.
Взаимосвязь физики с биологией реализуется при изучении диффузии, так как на этом уроке приводятся примеры из ботаники. При прохождении звуковых и световых явлений - материал из зоологии и анатомии ( в частности, о строении уха, глаза, световом восприятии, особенностях зрения рыб и человека).
Взаимосвязь физики и биологии давняя и плодотворная. Можно назвать выдающихся физиков, внесших свой вклад в развитие биологии, и естествоиспытателей, открывшие фундаментальные физические законы. Это всемирно известные: физик Гельмгольц, врач Майер, ботаник К. А. Тимирязев и др. П. Н. Лебедев, приветствуя К. А. Тимирязева в связи с его семидесятилетием сказал: «Мы, физики, считаем Вас физиком!»
Связь физики с биологическими науками особенно расширялась в последние десятилетия, когда возникли такие науки, как биофизика, агрофизика, бионика.
При изучении биологических дисциплин учащиеся используют физические понятия как теплота, температура, свет, влажность.
