Номер 6, страница 175 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 4. Механические колебания и волны. Параграф 21. Механические колебания - номер 6, страница 175.

Условие.

6. Расскажите, в какие моменты возвращающая сила, действующая на колеблющееся тело, равна нулю.

Решение.

Возвращающая сила — это сила, которая всегда стремится вернуть колеблющееся тело в положение его устойчивого равновесия. Величина и направление этой силы зависят от положения тела.

Для гармонических колебаний, которые описывают движение многих систем (например, груза на пружине или математического маятника при малых углах отклонения), возвращающая сила прямо пропорциональна смещению тела от положения равновесия и направлена в противоположную сторону. Для пружинного маятника это соотношение выражается законом Гука:

$F = -kx$

где $\text{F}$ — возвращающая сила, $\text{k}$ — коэффициент жесткости пружины, а $\text{x}$ — смещение тела от положения равновесия.

Анализируя эту формулу, можно сделать вывод, что возвращающая сила $\text{F}$ будет равна нулю только в одном случае: когда смещение $\text{x}$ равно нулю. Смещение, равное нулю, по определению соответствует положению равновесия системы.

Таким образом, в те моменты, когда колеблющееся тело проходит через свое положение равновесия, возвращающая сила, действующая на него, становится равной нулю. В эти моменты тело обладает максимальной кинетической энергией и, соответственно, максимальной скоростью, а его ускорение равно нулю (согласно второму закону Ньютона $F=ma$).

Ответ: Возвращающая сила, действующая на колеблющееся тело, равна нулю в те моменты времени, когда тело проходит через положение равновесия.