Номер 2, страница 58, часть 2 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 6. Механические колебания и волны. Параграф 33. Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс - номер 2, страница 58.

Условие.

2. При каких условиях колебания маятника при действии на него сил трения могут быть гармоническими? Как называют такие колебания?

Решение.

В реальных условиях на колеблющийся маятник всегда действуют силы трения (сопротивления среды). Эти силы совершают отрицательную работу, в результате чего полная механическая энергия маятника уменьшается со временем. Это приводит к тому, что амплитуда колебаний постепенно затухает. Такие колебания называются затухающими, и они не являются гармоническими, так как гармонические колебания по определению имеют постоянную амплитуду.

Для того чтобы колебания маятника при наличии сил трения стали гармоническими, необходимо компенсировать потерю энергии. Это возможно, если на маятник будет действовать внешняя периодическая сила, которая будет восполнять растраченную на трение энергию. Работа этой внешней силы за период колебаний должна быть равна по модулю работе сил трения за тот же период. Когда система достигает установившегося режима, при котором поступление энергии в точности равно ее потерям, колебания становятся гармоническими, то есть происходят с постоянной амплитудой и с частотой, равной частоте внешней силы.

Такие незатухающие колебания, которые совершаются в системе под действием внешней периодической силы, называют вынужденными колебаниями.

Ответ: Колебания маятника при действии на него сил трения могут быть гармоническими при условии, что на маятник действует внешняя периодическая сила, которая полностью компенсирует потери механической энергии, вызванные трением. Такие колебания называют вынужденными.