Номер 1, страница 176 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 38. Вынужденные колебания. Резонанс. 5. Динамика периодического движения. Механика - номер 1, страница 176.

Условие.

1. В каких колебательных системах возможны вынужденные колебания?

Решение.

1. Вынужденные колебания — это колебания, которые происходят в системе под действием внешней, периодически изменяющейся силы, которую называют вынуждающей. Такие колебания могут возникать в любой системе, которая в принципе способна совершать колебания, то есть является колебательной системой.
Основными условиями для возникновения вынужденных колебаний являются:
1. Наличие самой колебательной системы, то есть системы, имеющей положение устойчивого равновесия и внутреннюю возвращающую силу, которая возникает при отклонении от этого положения.
2. Приложение к этой системе внешней периодической силы. Эта сила передает системе энергию, необходимую для поддержания незатухающих колебаний, компенсируя потери энергии, например, на трение.
Примерами систем, в которых возможны вынужденные колебания, являются: качели, которые периодически подталкивает человек; струна гитары, колеблющаяся в переменном магнитном поле; электрический колебательный контур, подключенный к источнику переменного напряжения.

Ответ: Вынужденные колебания возможны в любой колебательной системе при условии воздействия на нее внешней периодической силы.

2. Свободные колебания возможны, и более того, они возникают исключительно в системах, которые могут находиться в состоянии устойчивого равновесия. Наличие положения устойчивого равновесия является фундаментальным условием для возникновения свободных колебаний.
Механизм возникновения следующий: когда систему выводят из положения устойчивого равновесия (например, отклоняют маятник), возникает внутренняя возвращающая сила, которая стремится вернуть систему в исходное положение. Под действием этой силы система начинает ускоренно двигаться к положению равновесия. Пройдя это положение, система по инерции продолжает движение, отклоняясь в противоположную сторону. Затем возвращающая сила меняет направление и начинает тормозить систему, а потом снова ускорять ее к положению равновесия. Этот циклический процесс движения около положения устойчивого равновесия и есть свободные колебания.
В системах, находящихся в состоянии неустойчивого равновесия (например, шарик на вершине купола) или безразличного равновесия (шарик на горизонтальной плоскости), возвращающая сила не возникает, поэтому свободные колебания в них невозможны.

Ответ: Да, свободные колебания возможны только в системах, находящихся в состоянии устойчивого равновесия, так как это является необходимым условием для их возникновения.