Номер 1734, страница 203 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Механические колебания и волны. 61. Колебания. Величины, характеризующие колебательное движение. Превращения энергии при колебаниях маятника. Резонанс. Волны. Скорость распространения волны - номер 1734, страница 203.

Решение.

Решение

Рассмотрим один полный период колебания маятника — время, за которое он совершает одно полное колебание и возвращается в исходное положение. Начнем анализ с момента, когда маятник находится в одном из крайних положений (точке максимального отклонения).

В крайнем положении маятник имеет максимальную потенциальную энергию ($E_p$) и нулевую кинетическую энергию ($E_k$), так как его скорость равна нулю. Когда маятник движется к положению равновесия (нижней точке), его $E_p$ уменьшается, а $E_k$ растет — происходит первый переход потенциальной энергии в кинетическую.

В положении равновесия, наоборот, кинетическая энергия максимальна, а потенциальная минимальна. При дальнейшем движении к другому крайнему положению $E_k$ уменьшается, а $E_p$ растет. Происходит второй переход энергии — кинетической в потенциальную. Достигнув второго крайнего положения, маятник завершает половину периода.

На обратном пути маятник снова проходит положение равновесия. При движении от второго крайнего положения к центру $E_p$ опять переходит в $E_k$ — это третий переход. А при движении от центра к исходному крайнему положению $E_k$ переходит в $E_p$ — это четвертый переход.

Таким образом, за один полный период колебаний маятник дважды проходит положение равновесия, где $E_k$ максимальна, и дважды достигает крайних точек (включая начальную), где $E_p$ максимальна. Это означает, что происходит два полных перехода потенциальной энергии в кинетическую и два полных перехода кинетической в потенциальную.

Ответ: За один период колебания потенциальная энергия переходит в кинетическую 2 раза, и наоборот, кинетическая в потенциальную — тоже 2 раза. Общее число полных превращений энергии из одного вида в другой равно 4.