Давайте решим задачу шаг за шагом, как вы и попросили.
Шаг 1: Вычисляем период колебаний маятника на поверхности Сатурна.
Используем формулу для периода колебаний математического маятника:
[ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} ]
где:
- ( T ) — период колебаний,
- ( L ) — длина маятника (в данном случае ( L = 2 , \text{м} )),
- ( g ) — ускорение свободного падения (для Сатурна ( g = 11,1 , \text{м/с}² )),
- ( \pi \approx 3,14 ).
Теперь подставим известные значения в формулу:
[ T = 2 \cdot 3,14 \cdot \sqrt{\frac{2}{11,1}} ]
Сначала вычислим подкоренное выражение:
[ \sqrt{\frac{2}{11,1}} ]
Посчитаем:
[ \frac{2}{11,1} \approx 0,18018 ]
Теперь извлечём квадратный корень:
[ \sqrt{0,18018} \approx 0,424 ]
Теперь подставим это значение в формулу для ( T ):
[ T \approx 2 \cdot 3,14 \cdot 0,424 ]
Теперь выполним умножение:
[ T \approx 6,28 \cdot 0,424 \approx 2,66 , \text{с} ]
Таким образом, период колебаний на поверхности Сатурна составляет примерно 2,66 с (округлённый до сотых).
Шаг 2: Вычисляем период колебаний на поверхности Земли.
Принимаем, что ускорение свободного падения на Земле равно ( g = 9,81 , \text{м/с}² ).
Вновь используем формулу для ( T ):
[ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} ]
Подставим значения:
[ T = 2 \cdot 3,14 \cdot \sqrt{\frac{2}{9,81}} ]
Сначала вычислим подкоренное выражение:
[ \sqrt{\frac{2}{9,81}} ]
Посчитаем:
[ \frac{2}{9,81} \approx 0,20387 ]
Извлечём квадратный корень:
[ \sqrt{0,20387} \approx 0,451 ]
Теперь подставим в формулу для ( T ):
[ T \approx 2 \cdot 3,14 \cdot 0,451 ]
Выполним умножение:
[ T \approx 6,28 \cdot 0,451 \approx 2,83 , \text{с} ]
Таким образом, период колебаний на поверхности Земли составляет примерно 2,83 с (округлённый до сотых).
Шаг 3: Определяем, во сколько раз период на Сатурне отличается от периода на Земле.
Теперь нужно найти отношение периодов:
[ \text{Отношение} = \frac{T_{\text{Сатурн}}}{T_{\text{Земля}}} = \frac{2,66}{2,83} ]
Посчитаем это значение:
[ \text{Отношение} \approx 0,94 ]
Таким образом, период колебаний маятника на поверхности Сатурна меньше, чем на поверхности Земли примерно в 0,94 раза.
Ответ:
- Период колебаний на поверхности Сатурна: 2,66 с
- Период колебаний на поверхности Земли: 2,83 с
- Период на Сатурне отличается от периода на Земле примерно в 0,94 раза.