Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 158

Тип: ГДЗ, Решебник.
Авторы: Перышкин И. М., Гутник Е. М., Иванов А. И.
Часть: без частей.
Год: 2026.

Серия: (ФГОС).
Издательство: Просвещение.

   Внешнюю, периодически изменяющуюся силу, вызывающую эти колебания, называют вынуждающей силой.
   Если на покоящиеся качели начать действовать периодически меняющейся вынуждающей силой, то в течение некоторого времени амплитуда вынужденных колебаний качелей будет возрастать, т. е. амплитуда каждого последующего колебания будет больше, чем предыдущего. Увеличение амплитуды прекратится тогда, когда энергия, теряемая качелями на преодоление силы трения, станет равна энергии, получаемой ими извне (за счёт работы вынуждающей силы).
   В большинстве случаев постоянная амплитуда вынужденных колебаний устанавливается не сразу, а спустя некоторое время после их начала.
   Когда амплитуда вынужденных колебаний перестаёт меняться, говорят, что колебания установились.
   Частота установившихся вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы.
   Вынужденные колебания — незатухающие. Они происходят до тех пор, пока действует вынуждающая сила.

Ответьте на вопросы

Номер 1.

Что можно сказать о механической энергии колеблющегося маятника в любой момент времени, если допустить, что потерь энергии нет? Согласно какому закону это можно утверждать?

Ответ:

При отсутствии потерь энергии (например, от трения или сопротивления воздуха) полная механическая энергия маятника, совершающего колебания, не меняется. Она складывается из кинетической и потенциальной энергии и остается неизменной благодаря закону сохранения механической энергии, который применим в системах с консервативными силами.

Номер 2.

Как меняется с течением времени амплитуда свободных колебаний, происходящих в реальных условиях? В чём причина такого изменения?

Ответ:

Причина постепенного уменьшения амплитуды свободных колебаний в реальных условиях кроется в потерях энергии. Эти потери происходят из-за сил сопротивления, таких как трение и сопротивление воздуха, которые «отбирают» энергию у колеблющейся системы.

Номер 3.

Где быстрее прекратятся колебания маятника — в воздухе или в воде? Почему? (Начальный запас энергии в обоих случаях одинаков.)

Ответ:

Маятник затухнет быстрее в водной среде. Причина кроется в том, что вязкость воды, будучи существенно выше вязкости воздуха, создает более значительное сопротивление движению. Это повышенное сопротивление приводит к ускоренному рассеиванию механической энергии маятника.

Номер 4.

Могут ли свободные колебания быть незатухающими? Почему? Что необходимо делать для того, чтобы колебания были незатухающими?

Ответ:

В идеальной модели свободные колебания могут быть незатухающими, но в реальном мире это невозможно из-за неизбежных потерь энергии. Для поддержания таких колебаний в действительности требуется постоянное восполнение энергии, например, за счет внешней периодической силы.

Номер 5.

Что можно сказать о частоте установившихся вынужденных колебаний и частоте вынуждающей силы?

Ответ:

Внешняя сила, действующая на систему с определенной частотой, в конечном итоге заставляет систему колебаться с той же самой частотой, когда колебания становятся устойчивыми.

Номер 6.

Как долго могут происходить вынужденные колебания?

Ответ:

Существование вынужденных колебаний обусловлено наличием внешней вынуждающей силы.

Обсудите

Шарик переместили из точки О в точку В (см. рис. 97), отпустили, и он начал двигаться влево к точке О. Возможно ли, что из-за трения шарик остановится, не дойдя до точки О? Ответ обоснуйте.

Картинка из учебника по физике 9 класс. Страница 158, номер 1. Перышкин, Гутник. 2026 год

Рис. 97. Динамика свободных колебаний горизонтального пружинного маятника

Ответ:

   При наличии трения часть механической энергии шарика будет расходоваться на преодоление силы трения.
   Это приведёт к уменьшению полной механической энергии системы.
   В результате шарик может остановиться, не достигнув точки O, так как его кинетической энергии не хватит для преодоления пути до этой точки.

   Ответ: Да, возможно. Из‑за потерь энергии на трение шарик может остановиться, не дойдя до точки O.

Конец страницы