Номер 8, страница 73 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 2. Кинематика материальной точки. Параграф 16. Кинематика периодического движения. Творческие задания - номер 8, страница 73.

Условие.

8. Что в вашей жизни можно описать законом гармонических колебаний?

Решение.

Гармонические колебания — это колебания, при которых физическая величина (например, смещение, скорость, напряжение) изменяется со временем по закону синуса или косинуса. Общее уравнение, описывающее такие колебания, имеет вид: $x(t) = A \cdot \cos(\omega t + \varphi_0)$, где $x(t)$ – значение колеблющейся величины в момент времени $t$, $A$ – амплитуда (максимальное значение), $\omega$ – циклическая частота, а $\varphi_0$ – начальная фаза.

В нашей жизни существует множество явлений, которые можно описать этим законом, по крайней мере, с определенной степенью точности. Вот несколько примеров:

1. Качели. Движение ребенка на качелях при небольшой амплитуде является примером гармонических колебаний. Положение равновесия — нижняя точка траектории. Возвращающей силой, которая заставляет качели двигаться обратно к положению равновесия, является составляющая силы тяжести. Период колебаний зависит от длины подвеса качелей.

2. Музыкальные инструменты. Колебания струны гитары, скрипки или камертона после того, как их привели в движение, очень близки к гармоническим. Именно эти колебания создают звуковые волны, которые мы воспринимаем как звук определенной высоты (ноты). Частота колебаний определяет тон звука.

3. Электричество в доме. Напряжение и сила тока в бытовой розетке изменяются по гармоническому закону. Это называется переменным током. В России и многих других странах стандартная частота этих колебаний составляет 50 Гц. Это означает, что за одну секунду напряжение совершает 50 полных колебаний.

4. Маятник часов. В старых механических часах (настенных или напольных) для отсчета времени используется маятник. Его периодические колебания, близкие к гармоническим, обеспечивают равномерный ход часового механизма.

5. Биологические ритмы. Некоторые циклические процессы в живых организмах можно смоделировать с помощью гармонических колебаний. Например, суточные (циркадные) ритмы, отвечающие за смену периодов сна и бодрствования, имеют периодический характер и могут быть аппроксимированы синусоидой.

6. Колебания в автомобиле. Когда автомобиль наезжает на неровность, его кузов на пружинах подвески совершает затухающие колебания. В первом приближении, без учета затухания, это движение можно считать гармоническим.

Ответ: Законом гармонических колебаний можно описать множество явлений из повседневной жизни: качание на качелях, колебания струн музыкальных инструментов, изменение напряжения в бытовой электросети, движение маятника в часах, а также, с определенным приближением, некоторые биологические ритмы и механические колебания, например, в подвеске автомобиля.