Номер 4, страница 10 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Какова физическая природа сил, вызывающих колебания пружинного маятника? Математического маятника?

Пружинный маятник:

Колебания пружинного маятника вызываются силой упругости. Эта сила возникает в пружине при её деформации (растяжении или сжатии) и, согласно закону Гука, пропорциональна смещению груза $x$ от положения равновесия: $F_{упр} = -kx$. Знак «минус» указывает, что сила упругости всегда направлена в сторону, противоположную смещению, то есть к положению равновесия, и является возвращающей силой.

Физическая природа силы упругости — электромагнитная. Она обусловлена силами взаимодействия (притяжения и отталкивания) между атомами и молекулами в кристаллической решётке материала, из которого сделана пружина.

Ответ: Колебания пружинного маятника вызываются силой упругости, которая имеет электромагнитную природу.

Математический маятник:

Колебания математического маятника происходят под действием двух сил: силы тяжести, направленной вертикально вниз, и силы натяжения нити, направленной вдоль нити к точке подвеса.

Сила натяжения нити всегда перпендикулярна скорости маятника (для малых колебаний), поэтому она лишь изменяет направление движения, но не является причиной возвращения в положение равновесия. Возвращающей силой является составляющая силы тяжести, направленная по касательной к траектории движения маятника. Её величина равна $F_{возвр} = -mg \sin\alpha$, где $m$ — масса груза, $g$ — ускорение свободного падения, а $\alpha$ — угол отклонения маятника от вертикали. Эта сила всегда направлена к положению равновесия.

Таким образом, колебания обусловлены совместным действием двух сил, имеющих разную физическую природу: силы тяжести (гравитационная природа) и силы натяжения нити (электромагнитная природа, так как это разновидность силы упругости).

Ответ: Колебания математического маятника вызываются совместным действием силы тяжести (гравитационная природа) и силы натяжения нити (электромагнитная природа). Возвращающей силой является составляющая силы тяжести.