Номер 4, страница 59, 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 4, страница 59.

Условие.

4. Возможно ли раскачать тяжёлые качели, прикладывая к ним малое усилие? Если да, то как это сделать?

Решение.

Решение

Да, раскачать тяжёлые качели, прикладывая к ним малое усилие, возможно. Это явление объясняется с помощью концепции механического резонанса.

Качели, по своей сути, являются маятником. Как и любой маятник, они имеют собственную (природную) частоту колебаний, которая зависит в основном от их длины. Период собственных колебаний $T$ (время одного полного колебания) определяется по формуле $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$, где $l$ – это длина подвеса, а $g$ – ускорение свободного падения.

Чтобы раскачать качели до большой амплитуды с помощью малой силы, необходимо прикладывать эту силу периодически, с частотой, совпадающей с собственной частотой качелей. На практике это означает, что нужно подталкивать качели в такт их движению. Когда внешняя (вынуждающая) сила действует в унисон с колебаниями системы, происходит явление резонанса.

Каждый небольшой толчок, приложенный в нужный момент (например, когда качели достигают максимального отклонения и начинают двигаться в направлении толчка), добавляет системе небольшую порцию энергии. Так как эти порции энергии суммируются с каждым колебанием, амплитуда движения качелей постепенно, но неуклонно возрастает. Таким образом, даже очень слабого, но ритмичного воздействия достаточно, чтобы со временем раскачать очень тяжёлые качели до большой высоты.

Ответ: Да, это возможно. Для этого необходимо прикладывать малое усилие (подталкивать качели) периодически, с частотой, равной собственной частоте колебаний качелей. Проще говоря, нужно толкать качели в такт их собственному движению. Это приведёт к явлению резонанса, при котором амплитуда колебаний будет постепенно увеличиваться.