Для решения задачи необходимо знать основные формулы, связывающие период колебаний маятника с его длиной и частотой.
Период колебаний (T) - это время, за которое маятник совершает одно полное колебание. Он измеряется в секундах (с).
Частота колебаний (ν) - это количество колебаний, совершаемых маятником за одну секунду. Она измеряется в герцах (Гц).
Сначала найдём период и частоту колебаний маятника:
Период колебаний (T) можно найти, разделив общее время (t) на количество колебаний (N):
$$T = \frac{t}{N}$$В нашем случае:
$$T = \frac{20 \text{ c}}{40} = 0.5 \text{ c}$$Частоту колебаний (ν) можно найти, разделив количество колебаний (N) на общее время (t):
$$В нашем случае:
$$Для решения второй части задачи понадобится формула периода математического маятника:
$$T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$$Где:
Чтобы найти, во сколько раз изменится период колебаний маятника при увеличении его длины, рассмотрим отношение периодов до и после изменения длины.
Пусть $$L_1$$ - начальная длина маятника, $$T_1$$ - начальный период колебаний.
$$T_1 = 2\pi \sqrt{\frac{L_1}{g}}$$Пусть $$L_2$$ - новая длина маятника, которая больше начальной в 4 раза, то есть $$L_2 = 4L_1$$. $$T_2$$ - новый период колебаний.
$$T_2 = 2\pi \sqrt{\frac{L_2}{g}} = 2\pi \sqrt{\frac{4L_1}{g}}$$Найдём отношение периодов $$T_2$$ к $$T_1$$:
$$\frac{T_2}{T_1} = \frac{2\pi \sqrt{\frac{4L_1}{g}}}{2\pi \sqrt{\frac{L_1}{g}}} = \sqrt{4} = 2$$Значит, период колебаний увеличится в 2 раза при увеличении длины маятника в 4 раза.
Ответ: Период колебаний равен 0.5 с, частота колебаний равна 2 Гц, период увеличится в 2 раза.