Номер 1747, страница 205 - 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 1747, страница 205.

Решение.

Чтобы автомобиль выехал из ямы с грязью, его раскачивают. Этот метод основан на явлении механического резонанса. Автомобиль в яме можно рассматривать как колебательную систему, подобную маятнику. У такой системы есть собственная частота колебаний, которая зависит от массы автомобиля и геометрии ямы (её глубины и крутизны склонов).

Цель раскачивания — максимально увеличить амплитуду (размах) колебаний автомобиля, чтобы он смог преодолеть край ямы. Наиболее эффективный способ увеличить амплитуду — это прикладывать внешнюю силу (толкать машину) в резонансе с её собственными колебаниями. Резонанс наступает, когда частота приложения внешней силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.

Кроме правильной частоты, важен и правильный момент приложения силы. Чтобы энергия колебательной системы увеличивалась, внешняя сила должна совершать положительную работу. Работа силы является положительной, когда направление силы совпадает с направлением скорости движения тела. В задаче указано, что машину толкают в одном направлении — в сторону выезда из ямы. Следовательно, толкать машину нужно именно в те моменты, когда она движется в этом же направлении.

Если толкать машину, когда она движется назад (в сторону, противоположную выезду), то сила будет направлена против движения. В этом случае работа силы будет отрицательной, что приведет к затуханию колебаний, а не к их усилению.

Таким образом, правильная последовательность действий: дождаться, когда автомобиль, откатившись назад, достигнет крайней точки и начнёт движение вперёд. Именно в этот момент и на протяжении всего движения вперёд следует прикладывать толкающую силу. Повторяя эти действия ритмично, с частотой, равной собственной частоте колебаний автомобиля, можно добиться значительного увеличения амплитуды и вызволить автомобиль.

Ответ: Машину надо толкать в те моменты, когда она движется в направлении выезда из ямы. Чтобы раскачать машину наиболее эффективно (войти в резонанс), толчки должны быть ритмичными, а их частота должна совпадать с собственной частотой колебаний машины в яме. Каждый толчок следует начинать в тот момент, когда машина, откатившись до крайней задней точки, начинает двигаться вперёд.