Для определения графика, описывающего зависимость перемещения правой пробки y от перемещения левой x, необходимо рассмотреть основные принципы работы системы и учесть физические законы.
В данной системе движение пробок происходит внутри цилиндрической трубки, где действуют несколько сил: сила трения Fтр между пробкой и стенками трубки и сила давления P, вызванная разностью давлений воздуха по обе стороны пробок.
При перемещении левой пробки на расстояние x в правую сторону, возникает разность давлений P на обеих пробках. Правая пробка под действием разности давлений движется влево. Данное перемещение ограничивается силой трения Fтр между пробкой и стенками трубки.
Теперь рассмотрим варианты графиков, описывающих зависимость перемещения правой пробки y от перемещения левой x.
Вариант 1: График, представляющий прямую линию с положительным наклоном.
Decision:
— Рассмотрим поведение системы на начальном этапе, когда расстояние между пробками очень мало или равно нулю. В этом случае разности давлений между пробками почти нет и сила трения между пробками Fтр ограничивает движение правой пробки. То есть, правая пробка практически не смещается при небольшом перемещении левой пробки.
— При дальнейшем увеличении перемещения левой пробки, разность давлений P возрастает, что приводит к увеличению силы, действующей на правую пробку. При этом сила трения Fтр остается постоянной. Таким образом, движение правой пробки ускоряется, и график y от x описывает прямую линию с положительным наклоном.
Вариант 2: График, представляющий прямую линию с отрицательным наклоном.
Decision:
— В начальной точке, когда расстояние между пробками равно нулю и разности давлений нет, правая пробка не смещается.
— При увеличении перемещения левой пробки, разность давлений P увеличивается, что приводит к увеличению силы, действующей на правую пробку. Однако, сила трения Fтр также увеличивается и со временем становится равным разности давлений. В этом случае, движение правой пробки остановится и график y от x будет прямой линией с отрицательным наклоном.
Вариант 3: График, представляющий параболу с вершиной в начальной точке.
Decision:
— При перемещении левой пробки на небольшое расстояние, разность давлений P возрастает и сила давления начинает смещать правую пробку влево. Однако, сила трения Fтр также увеличивается и со временем становится равным силе давления. В этом случае, движение правой пробки остановится.
— При дальнейшем увеличении перемещения левой пробки, сила давления продолжает смещать правую пробку влево, но сила трения Fтр уже не изменяется. В результате, движение правой пробки ускоряется и график y от x будет представлять параболу с вершиной в начальной точке.
Таким образом, верный график, описывающий зависимость перемещения правой пробки y от перемещения левой x, - это график номер 1, представляющий прямую линию с положительным наклоном.
