Рис. 2.
Рис. 3.
Значение периода колебаний, полученное путем оценки, примерно на 27% больше истинного. Чем вызвано такое расхождение? В основном, выбранным нами значением средней скорости, замена дуги хордой малосущественна. На рисунке 2 показаны графики зависимости силы от перемещения для двух случаев: гармонического колебания, когда сила линейно уменьшается по мере приближения к положению равновесия, и использованного при оценке равноускоренного движения, когда сила постоянна. Площади под графиками, равные энергии движения, естественно должны быть равны. Попробуем теперь сравнить про-
межутки времени, затрачиваемые в обоих случаях. Воспользуемся для этого зависимостью (рис. 3). При равноускоренном движении график — прямая линия. При гармоническом колебании кривая вначале идет выше (тангенс угла наклона кривой при в два раза больше тангенса наклона прямой), в середине пути наклоны кривых примерно одинаковы, а в конце тангенс угла наклона кривой равен нулю. Но площади под обеими кривыми должны быть равны, так как равны пути. Следовательно, , что соответствует знаку расхождения в значении периода колебаний.
Случай на олимпиаде
Только что закончилась школьная олимпиада. Всегда самой легкой задачей бывает первая, но в этот раз начались споры даже из-за ответа. В условии первой задачи было сказано: Найти все значения параметра a, при которых уравнение имеет единственный корень.
— Я решал задачу так,— сказал ученик Крестиков. — Известно, что , поэтому вместо дан-
ного уравнения можно написать такое:
Так как оно квадратное относительно , то единственный корень может быть только в случае, когда дискриминант равен нулю, то есть при . Значит, .
— Вовсе нет,— сказал ученик Нуликов.— Смотри, как решал я. Пусть данное уравнение имеет корень . Ясно, что тоже будет его корнем. А для того чтобы корень был единственный, необходимо, чтобы . Это возможно только при
. Подставив это значение в уравнение, видим, что , а не !
— Вы оба не довели решение примера до конца,— сказал ученик Квадратиков.— Надо было еще…
— Ничего уже не надо,— безапелляционно заявил ученик Треугольников.— Все и так ясно.
Попробуйте ответить на такие вопросы.
-
Чей ответ верен?
-
Что имел в виду Квадратиков?
-
Что ясно Треугольникову?
В. И. Рыжик
23