Номер 23, страница 177, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава IV. Механические колебания и волны. Параграф 21. Механические колебания - номер 23, страница 177.

Условие.

23. Изобразите в тетради график колебаний с выбранными вами амплитудой и периодом, отличающийся от графиков, приведённых в этом учебнике.

Решение.

Для того чтобы изобразить график колебаний, необходимо последовательно выполнить несколько шагов: выбрать параметры колебаний, подготовить оси координат, определить ключевые точки и соединить их плавной линией.

Выбор параметров колебаний

Выберем для нашего графика следующие параметры, которые, предположительно, отличаются от приведённых в учебнике:
- Амплитуда колебаний ($\text{A}$): это максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия. Пусть амплитуда будет равна $A = 3$ см.
- Период колебаний ($\text{T}$): это время, за которое совершается одно полное колебание. Пусть период будет равен $T = 4$ с.
Будем строить график гармонических колебаний, который имеет форму синусоиды.

Построение осей координат

Начертим систему координат. Горизонтальную ось назовем осью времени $\text{t}$ и укажем единицу измерения — секунды (с). Вертикальную ось назовем осью смещения $\text{x}$ и укажем единицу измерения — сантиметры (см).
На оси времени $\text{t}$ отложим деления с шагом, например, в 1 с: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ...
На оси смещения $\text{x}$ отложим деления от $-3$ до $\text{3}$ см, так как амплитуда равна 3 см. Обязательно отметим значения $\text{3}$, $-3$ и $\text{0}$.

Определение ключевых точек графика

Для построения графика гармонических колебаний удобно найти несколько ключевых точек в пределах одного периода. Предположим, что колебания начинаются из положения равновесия ($x=0$) при $t=0$.
- В момент времени $t = 0$ с, смещение равно нулю: $x = 0$ см. Точка $(0; 0)$.
- Через четверть периода, в момент $t = T/4 = 4/4 = 1$ с, смещение будет максимальным и равным амплитуде: $x = A = 3$ см. Точка $(1; 3)$.
- Через половину периода, в момент $t = T/2 = 4/2 = 2$ с, тело вернется в положение равновесия: $x = 0$ см. Точка $(2; 0)$.
- Через три четверти периода, в момент $t = 3T/4 = 3 \cdot 4 / 4 = 3$ с, смещение будет максимальным в отрицательную сторону: $x = -A = -3$ см. Точка $(3; -3)$.
- В конце первого периода, в момент $t = T = 4$ с, тело снова вернется в положение равновесия, завершив одно полное колебание: $x = 0$ см. Точка $(4; 0)$.
Далее эти колебания будут периодически повторяться.

Построение графика

Отметьте полученные ключевые точки на координатной плоскости. Соедините эти точки плавной, волнообразной линией (синусоидой). Важно, чтобы переходы были гладкими, без острых углов. Полученная кривая и будет графиком колебаний с амплитудой $\text{3}$ см и периодом $\text{4}$ с.

Ответ:Построенный график является синусоидой. Он показывает зависимость смещения $\text{x}$ (в см) от времени $\text{t}$ (в с). График выходит из начала координат (точка $(0; 0)$), достигает максимальной высоты $x=3$ см при $t=1$ с, пересекает ось времени при $t=2$ с, достигает минимального значения $x=-3$ см при $t=3$ с и завершает первый полный период при $t=4$ с, возвращаясь в точку $(4; 0)$. Амплитуда колебаний составляет $A = 3$ см, период колебаний $T = 4$ с.