Номер 1, страница 101 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. При каких условиях возникают свободные механические колебания?

1. Свободные механические колебания — это колебания, которые происходят в системе под действием только внутренних сил после того, как система была выведена из положения равновесия. Для их возникновения необходимо одновременное выполнение нескольких условий.

Во-первых, у системы должно быть положение устойчивого равновесия. Это такое положение, в котором тело может находиться в состоянии покоя, поскольку равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. При выведении из этого положения система стремится в него вернуться.

Во-вторых, при отклонении тела от положения равновесия в системе должна возникать возвращающая сила. Эта сила всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело обратно. Классическим примером является сила упругости пружины. Для смещения $\text{x}$ от положения равновесия, согласно закону Гука, эта сила равна $F_{упр} = -kx$, где $\text{k}$ – жесткость пружины. Знак «минус» указывает на то, что сила направлена в сторону, противоположную смещению.

В-третьих, колеблющееся тело должно обладать инертностью (то есть иметь массу). Благодаря инерции, возвращаясь к положению равновесия, тело не останавливается, а «проскакивает» его, продолжая движение. Это и обеспечивает периодическое повторение движения.

В-четвертых, силы трения и сопротивления среды в системе должны быть пренебрежимо малыми. В идеальной колебательной системе, где трение отсутствует, свободные колебания являются незатухающими и их амплитуда не изменяется со временем. В реальных условиях всегда есть диссипативные силы, которые приводят к затуханию колебаний, но если их действие мало, то колебания можно считать свободными в течение некоторого времени.

Ответ: Свободные механические колебания возникают при наличии у системы положения устойчивого равновесия, появлении возвращающей силы при отклонении от него, инертности колеблющегося тела и пренебрежимо малых силах трения (сопротивления).