Номер 2.27, страница 13 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

II. Механические колебания и волны - номер 2.27, страница 13.

Условие.

2.27 Почему при переноске воды в ведре после нескольких десятков шагов вода начинает выплёскиваться из ведра? Как избежать расплёскивания воды?

Решение.

Почему при переноске воды в ведре после нескольких десятков шагов вода начинает выплёскиваться из ведра?

Это явление объясняется физическим явлением резонанса. При ходьбе человек с ведром совершает периодические вертикальные и горизонтальные колебания. Вода в ведре представляет собой колебательную систему, обладающую собственной (естественной) частотой колебаний. Эта частота зависит от размеров и формы ведра, а также от уровня налитой в него воды.

Во время ходьбы человек подсознательно выбирает определённый ритм и темп (частоту) шагов. Если эта частота шагов случайно совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре, возникает резонанс. При резонансе даже небольшие периодические воздействия приводят к резкому увеличению амплитуды (размаха) колебаний. С каждым шагом вода раскачивается всё сильнее, высота волн на её поверхности растёт, и в итоге вода начинает выплёскиваться через край ведра.

Ответ: Вода выплёскивается из-за возникновения резонанса, когда частота шагов человека совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре, что приводит к резкому увеличению амплитуды этих колебаний.

Как избежать расплёскивания воды?

Чтобы избежать расплёскивания воды, необходимо предотвратить возникновение резонанса или ослабить его проявление. Это можно сделать несколькими способами:

1. Изменить частоту внешнего воздействия. Самый простой способ — изменить темп ходьбы, то есть пойти немного быстрее или медленнее. При этом частота шагов перестанет совпадать с резонансной частотой воды, и сильного раскачивания не произойдёт.

2. Нарушить периодичность воздействия. Можно идти, сбивая ритм, например, делая шаги разной длины или останавливаясь на мгновение. Если воздействие не будет строго периодическим, резонанс не сможет развиться.

3. Увеличить затухание колебаний. Можно положить на поверхность воды какой-либо лёгкий плавающий предмет (например, щепку, дощечку или специальный поплавок). Этот предмет будет нарушать образование правильных волн и гасить их энергию, мешая воде сильно раскачаться.

Ответ: Чтобы избежать расплёскивания воды, необходимо изменить темп или ритм ходьбы, либо положить на поверхность воды лёгкий плавающий предмет, который будет гасить колебания.