Номер 4, страница 125 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 29. Механические колебания. Вопросы - номер 4, страница 125.

Условие.

4. Под действием какой силы происходят колебания пружинного маятника? Почему он не останавливается в положении равновесия?

Решение.

Под действием какой силы происходят колебания пружинного маятника?

Колебания пружинного маятника происходят под действием силы упругости пружины. Эта сила возникает, когда пружина деформируется (растягивается или сжимается), и она всегда направлена обратно к положению равновесия. Сила упругости является возвращающей силой, которая стремится вернуть тело в исходное состояние. Согласно закону Гука, её величина пропорциональна смещению $\text{x}$ от положения равновесия и рассчитывается по формуле: $F_{упр} = -kx$, где $\text{k}$ — это коэффициент жесткости пружины. Знак «минус» указывает на то, что вектор силы упругости всегда направлен в сторону, противоположную вектору смещения.

Ответ: Колебания пружинного маятника происходят под действием силы упругости пружины.

Почему он не останавливается в положении равновесия?

Пружинный маятник не останавливается в положении равновесия из-за явления инерции. В положении равновесия деформация пружины равна нулю ($x=0$), а значит, и сила упругости, действующая на тело, также равна нулю ($F_{упр}=0$). Однако, двигаясь к этому положению из крайнего, тело маятника разгоняется, и в момент прохождения положения равновесия его скорость достигает максимального значения. По инерции, то есть из-за свойства тел сохранять состояние своего движения, маятник продолжает двигаться дальше, проскакивая точку равновесия. После этого пружина начинает сжиматься (или растягиваться, в зависимости от начального условия), возникает сила упругости, направленная в обратную сторону, которая замедляет движение маятника до полной остановки в другом крайнем положении, и цикл колебаний повторяется.

Ответ: Маятник не останавливается в положении равновесия из-за инерции, так как в этой точке его скорость максимальна, и он продолжает движение по инерции.