Номер 4.116, страница 101 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 4. Механические колебания. Вынужденные колебания - номер 4.116, страница 101.

Условие.

4.116. Почему при некоторой скорости движения оконные стёкла в пассажирском автобусе начинают дребезжать?

Решение.

Решение

Дребезжание оконных стёкол в автобусе при определённой скорости движения — это проявление физического явления, известного как резонанс.

Каждый физический объект, включая оконные стёкла, обладает своей собственной частотой колебаний. Это та частота, с которой объект будет колебаться, если его вывести из состояния покоя и оставить в покое. В то же время, работающий двигатель автобуса, вращение колёс и неровности дорожного покрытия создают вибрации, которые передаются на кузов автобуса и, следовательно, на оконные стёкла. Эти вибрации заставляют стёкла совершать вынужденные колебания.

Частота этих вынужденных колебаний напрямую зависит от скорости движения автобуса (в частности, от оборотов двигателя и скорости вращения колёс). Когда автобус разгоняется или замедляется, эта частота постоянно меняется. В тот момент, когда скорость автобуса становится такой, что частота вынужденных колебаний совпадает с собственной частотой колебаний оконных стёкол, наступает резонанс.

Резонанс характеризуется резким увеличением амплитуды колебаний. Даже слабые вибрации от двигателя при совпадении частот вызывают очень сильные колебания стёкол. Эти колебания большой амплитуды и вызывают характерный дребезжащий звук, так как стекло начинает вибрировать и стучать о раму. При изменении скорости (увеличении или уменьшении) частоты перестают совпадать, резонанс пропадает, и дребезжание прекращается.

Ответ: Оконные стёкла начинают дребезжать из-за явления резонанса, которое возникает, когда частота вынужденных колебаний, создаваемых двигателем и движением автобуса, совпадает с собственной частотой колебаний стёкол, что приводит к резкому увеличению амплитуды их колебаний.