Номер 3, страница 223, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 55. Вынужденные колебания. Резонанс. Повторим изученное - номер 3, страница 223.

Условие.

• Что такое затухающие колебания?

Решение.

Что такое затухающие колебания?

Затухающие колебания — это колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается. В отличие от идеализированной модели гармонических колебаний, где амплитуда остается постоянной, в реальных физических системах всегда присутствуют силы, вызывающие потерю энергии, что и приводит к затуханию.

Основной причиной затухания является наличие сил сопротивления, таких как:

• Сила трения (например, трение в подвесе маятника).
• Сопротивление среды (например, сопротивление воздуха для качелей или вязкое трение для груза в жидкости).

Эти силы всегда направлены против скорости движения тела, они совершают отрицательную работу, в результате чего полная механическая энергия колебательной системы постепенно переходит в другие виды энергии, чаще всего во внутреннюю (тепловую). Из-за уменьшения энергии уменьшается и максимальное отклонение от положения равновесия, то есть амплитуда.

Математически смещение $\text{x}$ при затухающих колебаниях часто описывается уравнением вида:
$x(t) = A_0 e^{-\delta t} \cos(\omega t + \phi_0)$
где:
$A_0$ — начальная амплитуда,
$\text{e}$ — основание натурального логарифма,
$\delta$ — коэффициент затухания, характеризующий, как быстро уменьшается амплитуда,
$\text{t}$ — время,
$\omega$ — циклическая частота затухающих колебаний,
$\phi_0$ — начальная фаза.

Примерами затухающих колебаний из повседневной жизни могут служить:

• Колебания качелей, которые останавливаются, если их не подталкивать.
• Колебания струны гитары после того, как по ней ударили — звук постепенно стихает.
• Движение маятника в часах, который со временем прекратил бы движение, если бы не механизм подзавода, восполняющий потери энергии.

Ответ: Затухающие колебания — это колебания, амплитуда которых со временем уменьшается из-за потери энергии системой вследствие действия сил сопротивления (например, трения или сопротивления среды).