Номер 2, страница 73 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Какие колебания называют вынужденными? Приведите примеры вынужденных колебаний.

Вынужденными колебаниями называют колебания, которые происходят в колебательной системе под действием внешней, периодически изменяющейся силы. Эту силу называют вынуждающей силой.

В отличие от свободных (собственных) колебаний, которые после первоначального толчка всегда являются затухающими из-за потерь энергии (например, на трение), вынужденные колебания могут быть незатухающими. Это происходит потому, что энергия, теряемая системой, непрерывно восполняется за счет работы внешней вынуждающей силы.

Ключевой особенностью вынужденных колебаний является то, что их установившаяся частота всегда равна частоте вынуждающей силы, а не собственной частоте колебательной системы. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты вынуждающей силы. Когда частота внешней силы приближается к собственной частоте колебательной системы, амплитуда колебаний резко возрастает. Это явление называется резонансом.

Примеры вынужденных колебаний:

• Раскачивание качелей. Чтобы качели не останавливались, их нужно периодически подталкивать. Эти толчки и есть внешняя периодическая сила. Качели будут колебаться с частотой, равной частоте толчков.
• Колебания диффузора громкоговорителя. Переменный электрический ток от усилителя заставляет катушку с прикрепленным к ней диффузором (конусом) совершать колебания в поле постоянного магнита. Частота колебаний диффузора равна частоте переменного тока, благодаря чему и воспроизводится звук.
• Движение поршня в двигателе внутреннего сгорания. Давление газов, образующихся при сгорании топлива, периодически толкает поршень, заставляя его совершать вынужденные колебательные движения.
• Вибрация корпуса стиральной машины в режиме отжима. Вращение барабана с неравномерно распределенным бельем создает периодическую силу, которая заставляет весь корпус машины вибрировать с частотой вращения барабана.
• Колебания моста. Мост может начать колебаться под действием ритмичных порывов ветра или шагов идущих в ногу людей. Эти воздействия являются внешними силами. Если их частота совпадет с собственной частотой колебаний моста, возникнет резонанс, который может привести к разрушению конструкции.

Ответ: Вынужденными называют колебания, которые совершаются телом или системой под действием внешней, периодически изменяющейся силы. Частота таких колебаний определяется частотой внешней силы. Примерами служат: раскачивание качелей периодическими толчками, колебания диффузора динамика под действием переменного тока, движение поршня в двигателе автомобиля.