Номер 1, страница 131 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 31. Превращения энергии при колебаниях. Вопросы - номер 1, страница 131.

Условие.

1. Почему затухают колебания маятника?

Решение.

1. Колебания маятника затухают, потому что его механическая энергия постепенно расходуется на преодоление сил сопротивления, присутствующих в любой реальной системе. В отличие от идеальной модели, где энергия сохраняется, в действительности происходят следующие процессы:

Сопротивление среды (воздуха): Двигаясь, маятник взаимодействует с молекулами воздуха. Это создает силу сопротивления, направленную против движения. Маятник совершает работу против этой силы, в результате чего его механическая энергия ($E_{мех} = \frac{mv^2}{2} + mgh$) переходит во внутреннюю энергию (теплоту), и амплитуда колебаний уменьшается.

Трение в точке подвеса: В месте, где маятник крепится к опоре, всегда существует сила трения. Эта сила также совершает отрицательную работу, отбирая энергию у колеблющегося маятника и превращая её в тепло.

Из-за этих потерь энергии полная механическая энергия системы со временем уменьшается. Снижение энергии приводит к уменьшению максимальной высоты, на которую может подняться маятник, а значит, и к уменьшению амплитуды его колебаний. В итоге, когда вся первоначальная энергия будет израсходована, колебания полностью прекратятся, и маятник остановится в положении равновесия.

Ответ: Колебания маятника затухают из-за действия сил трения (в точке подвеса) и сопротивления воздуха, которые превращают механическую энергию маятника во внутреннюю энергию (теплоту), что приводит к постепенному уменьшению амплитуды колебаний до полной остановки.