Номер 2, страница 169 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 5. Динамика периодического движения. Параграф 37. Колебательная система под действием внешних сил, не зависящих от времени. Вопросы - номер 2, страница 169.

Условие.

2. Для какой цели в механических часах используется заводная пружина?

Решение.

1. При каком условии колебания будут затухающими? Приведите примеры.

Колебания будут затухающими при наличии сил сопротивления или трения, которые противодействуют движению колеблющегося тела. Эти силы приводят к тому, что механическая энергия колебательной системы постепенно расходуется, превращаясь в другие виды энергии, чаще всего во внутреннюю (тепловую). В результате этого амплитуда колебаний со временем уменьшается, и в конце концов колебания прекращаются.

Таким образом, основное условие для возникновения затухающих колебаний — это наличие диссипативных сил (сил, приводящих к рассеиванию энергии).

Примеры затухающих колебаний:

• Качели, которые постепенно останавливаются, если их не подталкивать. Затухание происходит из-за сопротивления воздуха и трения в подвесах.

• Груз, подвешенный на пружине, после выведения из положения равновесия будет совершать колебания с постепенно уменьшающейся амплитудой и в итоге остановится.

• Звучание струны музыкального инструмента (например, гитары) после того, как ее дернули. Колебания струны затухают, так как их энергия расходуется на излучение звуковых волн и на внутреннее трение в материале струны.

Ответ: Колебания будут затухающими при наличии сил трения или сопротивления среды, которые приводят к потере механической энергии системой. Примеры: остановка качелей без подталкивания, затухание колебаний груза на пружине, стихание звука гитарной струны.

2. Для какой цели в механических часах используется заводная пружина?

В механических часах заводная пружина выполняет функцию источника энергии. Когда человек заводит часы, он вращает заводную головку, тем самым закручивая пружину. В закрученной пружине запасается потенциальная энергия упругой деформации.

Затем эта пружина начинает медленно и равномерно раскручиваться, передавая накопленную энергию через систему шестерёнок (колёсную передачу) на колебательную систему часов — балансовое колесо («баланс-спираль»). Эта энергия компенсирует потери на трение и сопротивление воздуха, поддерживая незатухающие колебания балансового колеса. Именно эти стабильные колебания определяют точность хода часов и управляют движением стрелок.

Таким образом, заводная пружина — это механический аккумулятор, который обеспечивает энергией весь механизм часов для его длительной работы.

Ответ: Заводная пружина в механических часах используется в качестве источника (аккумулятора) механической энергии, необходимой для работы всего часового механизма и поддержания незатухающих колебаний балансового колеса, которое обеспечивает точность хода.