Номер 3, страница 142 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3. Какая сила заставляет пружинный маятник возвращаться в положение равновесия?

Пружинный маятник — это колебательная система, состоящая из тела (груза), прикрепленного к пружине. Когда тело смещают из положения равновесия, оно начинает совершать колебания. Сила, которая вызывает эти колебания и стремится вернуть тело в исходное положение, называется возвращающей силой.

Для пружинного маятника такой силой является сила упругости, возникающая в пружине при ее деформации (растяжении или сжатии).

Рассмотрим процесс подробнее:

1. Положение равновесия: Это положение, в котором пружина не деформирована (или ее деформация скомпенсирована силой тяжести, если маятник вертикальный), и суммарная сила, действующая на груз, равна нулю.

2. Смещение из положения равновесия: Когда груз отводят от положения равновесия, пружина растягивается или сжимается. Это изменение длины пружины называется деформацией.

3. Возникновение силы упругости: Согласно закону Гука, в ответ на деформацию в пружине возникает сила упругости. Эта сила пропорциональна величине деформации и всегда направлена в сторону, противоположную смещению груза. Именно это свойство и делает ее возвращающей силой — она всегда "пытается" вернуть систему в состояние равновесия.

Математически это выражается формулой закона Гука:

$F_{упр} = -kx$

где:

$F_{упр}$ — сила упругости, действующая на тело со стороны пружины;

$k$ — коэффициент жесткости пружины, характеризующий ее упругие свойства;

$x$ — смещение тела из положения равновесия.

Знак "минус" в формуле указывает на то, что направление силы упругости всегда противоположно направлению смещения. Если груз смещен вправо ($x > 0$), сила направлена влево ($F < 0$). Если груз смещен влево ($x < 0$), сила направлена вправо ($F > 0$).

Таким образом, именно сила упругости заставляет пружинный маятник непрерывно двигаться к положению равновесия, проскакивать его по инерции и снова возвращаться, совершая колебания.

Ответ: Сила, которая заставляет пружинный маятник возвращаться в положение равновесия, — это сила упругости.