Номер 1, страница 19, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Звук. Параграф 66. Резонанс в акустике. Повторим изученное - номер 1, страница 19.

Условие.

• Что такое свободные колебания и вынужденные колебания?

Решение.

Свободные колебания

Это колебания, которые происходят в системе после того, как её вывели из положения равновесия и предоставили самой себе. Такие колебания совершаются только под действием внутренних сил системы (например, силы упругости пружины или силы тяжести для маятника). Внешние силы на систему больше не действуют (или их действие скомпенсировано).

Основной характеристикой свободных колебаний является их частота, называемая собственной частотой колебательной системы. Эта частота зависит исключительно от параметров самой системы. Например, для пружинного маятника собственная циклическая частота определяется формулой $ \omega_0 = \sqrt{k/m} $, где $ k $ — жесткость пружины, а $ m $ — масса тела. Для математического маятника собственная частота равна $ \omega_0 = \sqrt{g/L} $, где $ g $ — ускорение свободного падения, а $ L $ — длина подвеса.

В реальных условиях из-за наличия сил трения и сопротивления среды свободные колебания всегда являются затухающими, то есть их амплитуда со временем уменьшается до нуля. Примерами свободных колебаний являются движение качелей после одного толчка или вибрация гитарной струны после того, как её щипнули.

Ответ: Свободные колебания — это колебания, которые система совершает за счет внутренних сил после того, как её вывели из положения равновесия. В реальных условиях они всегда затухающие и происходят на собственной частоте системы.

Вынужденные колебания

Это колебания, которые происходят в системе под действием внешней, периодически изменяющейся силы (её называют вынуждающей силой). Эта внешняя сила постоянно сообщает энергию колебательной системе, не давая колебаниям затухнуть.

В отличие от свободных колебаний, частота вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы, а не собственной частоте системы. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний постоянна и зависит от соотношения частоты вынуждающей силы и собственной частоты системы, а также от величины сил сопротивления.

Если частота вынуждающей силы приближается к собственной частоте системы, амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Это явление называется резонансом. Примерами вынужденных колебаний могут служить: раскачивание качелей при периодическом подталкивании, вибрация моста под ногами идущих в ногу солдат, колебания диффузора динамика под действием переменного тока.

Ответ: Вынужденные колебания — это колебания, которые система совершает под действием внешней периодической силы. Они являются незатухающими и происходят с частотой, равной частоте этой внешней силы.