Egzamin maturalny Fizyka. Poziom rozszerzony maj 2024. Zadanie 3.1.

Zadanie 3.

Ciężarek o masie 𝑚 = 100,0 g jest zawieszony na sprężynie i wykonuje drgania harmoniczne w kierunku pionowym, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym. 

Przyjmujemy, że ciężarek drga wzdłuż osi 𝑦 skierowanej pionowo w górę. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej prędkości v𝑦 ciężarka od czasu 𝑡. Dodatnia wartość współrzędnej prędkości v𝑦 oznacza, że zwrot wektora prędkości ciężarka jest w górę, a ujemna wartość – że zwrot wektora prędkości jest w dół. Prędkość ciężarka określamy w układzie odniesienia związanym z ziemią.

Przyjmij uproszczony model zjawiska, w którym:

• na ciężarek działają tylko siła sprężystości 𝐹⃗_𝑠 sprężyny i siła grawitacji 𝐹⃗_𝑔
• wartość siły sprężystości, z jaką sprężyna działa na ciężarek, jest wprost proporcjonalna do wydłużenia sprężyny ponad jej długość swobodną (gdy jest nierozciągnięta)
• układ odniesienia związany z ziemią traktujemy jako układ inercjalny
• pomijamy opory ruchu
• pomijamy masę sprężyny
• przyśpieszenie grawitacyjne ziemskie ma wartość 𝑔 = 9,81 m/s².

Zadanie 3.1. 

Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1.	1. W chwili t=0,2 s siły działające na ciężarek się równoważą.	P	F
2.	Energia kinetyczna ciężarka w chwili t=0,1 s jest równa energii kinetycznej ciężarka w chwili t=0,3 s.	P	F
3.	Wartość przyspieszenia ciężarka w chwili t=0,4 s jest większa od wartości przyspieszenia ciężarka w chwili t=0,5 s.	P	F