Колебательные системы, прочность и трение: маятники, резонанс, напряжение, закон Гука, диаграмма растяжения — тест

Любая машина колеблется, нагружается и трётся. Вибрация может разрушить мост, если совпадёт с его собственной частотой, деталь — сломаться, если напряжение превысит предел прочности, а без трения не работают ни тормоз, ни ремённая передача. Два следующих раздела курса учат описывать эти явления числами и проверять их на опыте.

Содержание

Колебательные системы и параметры колебаний: амплитуда, период, частота, фаза. Колебания под действием консервативных и неконсервативных сил, затухание. Математический, пружинный, конический маятник, маятник Максвелла, резонанс, резонансный частотомер. Механические свойства твёрдых тел: механическое напряжение, упругость и прочность, закон Гука, модуль Юнга, диаграмма растяжения, предел пропорциональности, текучести и прочности, деформации изгиба и кручения. Трение: законы Амонтона — Кулона, трение каната по Эйлеру.

Задания

Пятнадцать заданий на тридцать минут: вычислить период пружинного маятника, найти жёсткость пружины по колебаниям, объяснить резонанс, рассчитать механическое напряжение, прочитать диаграмму растяжения, сопоставить участок диаграммы и свойство материала, применить законы трения.

Пояснения

Разбор объясняет, почему солдаты сбивают шаг на мосту, почему у математического маятника период не зависит от массы, а у пружинного зависит, почему сила трения не зависит от площади соприкосновения и как два-три витка каната вокруг кнехта удерживают корабль.

Применение

Работа подходит после шестнадцати часов курса и практических работ с пружинами, маятниками и образцами на растяжение. Задачи решаются без калькулятора. Учитель увидит, кто готов к разделу статики и к расчётам деталей машин на прочность, а кому стоит повторить колебания из курса физики.

Организация тестирования

Пройти комплект можно с любого устройства — настольного компьютера, ноутбука, планшета или смартфона. Поскольку для работы можно указать окно выполнения, ученики вправе проходить её дистанционно, из дома. Для защиты от подсказок отслеживается, покидал ли ученик вкладку с тестом ради других вкладок или приложений.