Номер 432, страница 61 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

20. Колебательное движение. Глава IV. Законы сохранения. Механика - номер 432, страница 61.

Условие.

432. Колебания каких из приведённых ниже тел будут свободными:

а) поршень в цилиндре двигателя;

б) игла швейной машины;

в) ветка дерева после того, как с неё слетела птица;

г) струна музыкального инструмента;

д) конец стрелки компаса;

е) мембрана телефона при разговоре;

ж) чаши рычажных весов?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Для определения типа колебаний необходимо проанализировать, происходят ли они под действием внутренних сил системы после первоначального толчка (свободные колебания) или под действием постоянной внешней периодической силы (вынужденные колебания).

а) поршень в цилиндре двигателя
Движение поршня в цилиндре двигателя происходит под действием периодически повторяющейся силы, возникающей от сгорания топлива и передаваемой через кривошипно-шатунный механизм. Это пример вынужденных колебаний, так как они поддерживаются внешней силой.

Ответ: вынужденные колебания.

б) игла швейной машины
Колебания иглы швейной машины вызываются и поддерживаются работой электродвигателя. Следовательно, это вынужденные колебания, так как существует внешняя периодическая сила.

Ответ: вынужденные колебания.

в) ветка дерева после того, как с нее слетела птица
Птица, улетая, выводит ветку из положения равновесия. После этого ветка колеблется самостоятельно под действием силы упругости и силы тяжести, то есть внутренних сил. Внешняя сила больше не действует. Это свободные (затухающие) колебания.

Ответ: свободные колебания.

г) струна музыкального инструмента
После того как музыкант воздействовал на струну (щипком, ударом), она продолжает колебаться сама по себе за счет внутренних сил упругости. Эти колебания являются свободными и определяют высоту звука инструмента.

Ответ: свободные колебания.

д) конец стрелки компаса
Если стрелку компаса вывести из положения равновесия, она будет совершать колебания вокруг направления на северный магнитный полюс под действием силы со стороны магнитного поля Земли. Это свободные затухающие колебания.

Ответ: свободные колебания.

е) мембрана телефона при разговоре
Мембрана в микрофоне телефона колеблется под действием звуковых волн голоса. Звуковая волна является внешней периодически действующей силой, поэтому колебания мембраны являются вынужденными.

Ответ: вынужденные колебания.

ж) чаши рычажных весов
Если вывести чаши весов из положения равновесия (например, слегка толкнув одну из них) и отпустить, они будут совершать колебания под действием силы тяжести, стремясь вернуться в положение равновесия. Это свободные (затухающие) колебания.

Ответ: свободные колебания.