Номер 2, страница 176 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 38. Вынужденные колебания. Резонанс. 5. Динамика периодического движения. Механика - номер 2, страница 176.

Условие.

2. Возможны ли свободные колебания в системе, находящейся в состоянии безразличного равновесия?

Решение.

Решение

Свободные колебания представляют собой периодические или почти периодические движения, которые система совершает за счет начального запаса энергии под действием внутренних сил, после того как она была выведена из положения устойчивого равновесия. Ключевым условием для возникновения свободных колебаний является наличие возвращающей силы. Эта сила возникает при отклонении системы от положения устойчивого равновесия и всегда направлена к нему, стремясь вернуть систему в исходное состояние. Положение устойчивого равновесия соответствует минимуму потенциальной энергии системы.

Безразличное равновесие — это такое состояние системы, при котором она остается в равновесии при любых малых смещениях из первоначального положения. Примером может служить шар, лежащий на горизонтальной плоскости. Если его сдвинуть, он останется в новом положении. В состоянии безразличного равновесия равнодействующая всех сил равна нулю не только в одной точке, но и в целой области положений. Следовательно, при смещении системы из такого положения не возникает возвращающая сила. Потенциальная энергия системы при этом не изменяется, она постоянна для всех положений в области безразличного равновесия.

Поскольку для возникновения свободных колебаний необходимо наличие возвращающей силы, а в системе, находящейся в состоянии безразличного равновесия, такая сила отсутствует, то и колебательный процесс в ней невозможен. Любое смещение просто переводит систему в новое состояние равновесия, из которого она не стремится вернуться обратно.

Ответ: Нет, свободные колебания в системе, находящейся в состоянии безразличного равновесия, невозможны. Для возникновения свободных колебаний необходимо наличие возвращающей силы, которая отсутствует в состоянии безразличного равновесия.