Групповое задание, страница 181 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 4. Механические колебания и волны. Параграф 22. Превращения энергии при колебаниях. Резонанс - страница 181.

Условие.

Групповое задание

Разделитесь на две группы и устройте «суд над резонансом». Пусть «защитники» по очереди приводят примеры полезного проявления резонанса, а «обвинители» — вредного проявления.

Решение.

«защитники» (полезные проявления резонанса)

Музыкальные инструменты: Корпуса струнных и духовых инструментов являются акустическими резонаторами. Они усиливают слабые колебания, создаваемые струной или столбом воздуха, делая звук громким, богатым обертонами и приятным для слуха. Без резонанса мы бы не слышали мощного звучания гитары, скрипки или органа.

Радиосвязь и телевидение: Настройка радиоприемника на нужную волну — это использование электрического резонанса. Колебательный контур приемника настраивается на частоту передающей станции. Когда их частоты совпадают, возникает резонанс, амплитуда тока в контуре резко возрастает, и сигнал этой станции выделяется из множества других, позволяя нам слушать музыку или смотреть передачи.

Микроволновая печь: Работа СВЧ-печи основана на резонансном поглощении энергии электромагнитных волн молекулами воды. Частота излучения печи подобрана так, чтобы она совпадала с собственной частотой колебаний молекул воды в продуктах. Это вызывает их интенсивные колебания, что приводит к быстрому и эффективному нагреву пищи изнутри.

Медицина (МРТ): Магнитно-резонансная томография — один из самых современных и безопасных методов диагностики, полностью основанный на явлении ядерного магнитного резонанса. Он позволяет получать послойные изображения внутренних органов и тканей с высокой точностью, используя резонансный отклик ядер атомов водорода на радиочастотное излучение в сильном магнитном поле.

Раскачивание на качелях: Это простейший и всем знакомый пример полезного резонанса. Чтобы раскачать качели до большой амплитуды, достаточно прикладывать небольшие, но периодические усилия в такт их собственным колебаниям. Это показывает, как резонанс позволяет достичь значительного эффекта малыми силами.

Ответ: Резонанс является фундаментальным физическим явлением, которое человек научился эффективно использовать во благо: для создания музыки, передачи информации, приготовления пищи, диагностики заболеваний и даже для развлечений. Это мощный инструмент в руках человека.

«обвинители» (вредные проявления резонанса)

Разрушение мостов и зданий: Резонанс может стать причиной катастроф. Если частота внешних воздействий, таких как ветер, движение транспорта, шаги идущих в ногу людей или сейсмические волны, совпадает с собственной частотой колебаний конструкции, амплитуда ее колебаний может возрасти до критических значений, что приведет к разрушению. Хрестоматийным примером является обрушение Такомского моста в США в 1940 году от порывов ветра.

Вибрации в технике: В машинах и механизмах резонанс — крайне нежелательное явление. Несбалансированные вращающиеся детали (например, вал двигателя или колесо автомобиля) на определенных скоростях могут войти в резонанс с корпусом, вызывая сильные вибрации. Эти вибрации приводят к быстрому износу деталей, появлению трещин, снижению надежности и в конечном итоге к поломке всего агрегата.

Опасность для транспорта: Явление резонанса представляет угрозу для всех видов транспорта. В авиации — это флаттер, самовозбуждающиеся резонансные колебания крыла, способные разрушить самолет в воздухе. Для кораблей опасна бортовая качка, когда частота волн совпадает с собственной частотой колебаний судна, что может привести к его опрокидыванию.

Разрушительное действие звука: Звуковые волны определенной частоты могут вызвать резонанс и разрушение хрупких объектов, например, стеклянных бокалов. Инфразвук (звук низкой частоты, неслышимый человеком) особенно опасен, так как его частоты могут совпадать с собственными частотами колебаний внутренних органов человека, вызывая нарушения в их работе, чувство тревоги и паники.

Последствия землетрясений: Ущерб от землетрясений многократно усиливается из-за резонанса. Здания разной высоты имеют разные собственные частоты колебаний. Если частота сейсмических волн совпадает с собственной частотой здания, оно начинает раскачиваться с огромной амплитудой и разрушается, в то время как соседние здания другой конструкции могут остаться невредимыми.

Ответ: Резонанс — это грозная и неумолимая сила природы, которая несет разрушение и хаос. Игнорирование этого явления при проектировании и строительстве приводит к катастрофическим последствиям, гибели людей и огромным материальным потерям. Человечество обязано учитывать и бороться с его вредными проявлениями.