Номер 5, страница 175 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 4. Механические колебания и волны. Параграф 21. Механические колебания - номер 5, страница 175.

Условие.

5. Поясните, почему свободные колебания так распространены в природе и технике.

Решение.

5. Свободные колебания широко распространены в природе и технике, потому что условия, необходимые для их возникновения, являются фундаментальными и повсеместно встречающимися свойствами физического мира. Для возникновения свободных колебаний система должна обладать тремя ключевыми характеристиками:

1. Наличие положения устойчивого равновесия. Практически любая физическая система (от атома до планетарной системы) стремится занять положение с наименьшей потенциальной энергией. Это положение и является положением устойчивого равновесия. Любое тело, выведенное из этого состояния, стремится в него вернуться.

2. Наличие возвращающей силы. При отклонении тела от положения равновесия возникают силы (например, сила упругости, сила тяжести), которые направлены обратно к положению равновесия. Эта возвращающая сила и заставляет систему двигаться назад к равновесию.

3. Наличие инертности. Все тела, обладающие массой, обладают инертностью. Благодаря этому свойству, тело, возвращаясь под действием возвращающей силы к положению равновесия, не останавливается в нём, а «проскакивает» его по инерции. После этого возвращающая сила меняет направление и начинает тормозить тело, а затем ускорять его в обратную сторону. Так процесс повторяется, создавая колебания.

Сочетание этих трёх фундаментальных факторов и обуславливает повсеместное распространение колебательных процессов.

Примеры в природе: колебания ветвей деревьев под действием ветра; волны на поверхности воды; приливы и отливы; колебания голосовых связок при разговоре; колебания атомов в молекулах и кристаллических решетках твердых тел.

Примеры в технике: колебания маятника в механических часах; колебания струн или мембран в музыкальных инструментах; работа подвески автомобиля; колебания тока и напряжения в электрическом колебательном контуре радиоприемника; колебания мостов и высотных зданий под нагрузкой.

Ответ: Свободные колебания так распространены, потому что условия для их возникновения — наличие у системы положения устойчивого равновесия, возвращающей силы при отклонении от него и инертности — являются фундаментальными и повсеместно встречающимися свойствами физических тел и систем в природе и технике.