Номер 1, страница 74 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вспомните, какие колебания называют свободными.

Свободными (или собственными) колебаниями называют колебания, которые происходят в колебательной системе под действием внутренних сил после того, как система была выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе.

Ключевые особенности свободных колебаний:

• Источник энергии: Колебания совершаются за счет первоначально сообщенной системе энергии. После начального толчка или смещения внешние периодические силы больше не действуют на систему.
• Частота колебаний: Свободные колебания происходят на определенной, характерной для данной системы частоте, которая называется собственной частотой колебаний. Эта частота зависит только от параметров самой системы (например, от массы груза $m$ и жесткости пружины $k$ для пружинного маятника, или от длины нити $l$ для математического маятника).
• Затухание: В реальных условиях всегда присутствуют силы сопротивления или трения, которые приводят к постепенному уменьшению амплитуды свободных колебаний со временем. Такие колебания называют затухающими. В идеализированной модели, где силы трения отсутствуют (консервативная система), свободные колебания были бы незатухающими и продолжались бы бесконечно долго с постоянной амплитудой.

Примерами систем, совершающих свободные колебания, являются:

• Математический маятник (например, шарик на длинной нити), отклоненный от положения равновесия.
• Пружинный маятник (груз на пружине), выведенный из состояния покоя.
• Струна музыкального инструмента (гитары, скрипки) после того, как ее заставили звучать.
• Колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, в котором возникают электромагнитные колебания после зарядки конденсатора.

Математически незатухающие свободные колебания описываются гармоническим законом, например, по формуле $x(t) = A \cdot \cos(\omega_0 t + \varphi_0)$, где $x(t)$ — смещение от положения равновесия в момент времени $t$, $A$ — амплитуда, $\omega_0$ — собственная круговая частота, а $\varphi_0$ — начальная фаза колебаний.

Ответ: Свободные колебания — это колебания, которые совершаются в системе за счет первоначально сообщенной энергии под действием внутренних сил системы, после того как внешнее воздействие на систему прекратилось.