Номер 3, страница 138 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 33. Резонанс. Вопросы - номер 3, страница 138.

Условие.

3. Какую роль — полезную или вредную — играет резонанс в жизни людей? Приведите примеры.

Решение.

Полезная роль резонанса

В многих случаях резонанс целенаправленно используется для усиления колебаний. Это находит применение в различных сферах:

1. Акустика и музыка: Резонанс является основой звучания большинства музыкальных инструментов. Корпуса гитар, скрипок, пианино (дека) резонируют с колебаниями струн, значительно усиливая звук и придавая ему характерный тембр. В духовых инструментах резонирует столб воздуха внутри корпуса.

2. Радиотехника и связь: Настройка радиоприемника на определенную станцию — это классический пример использования резонанса. Колебательный контур приемника настраивается так, чтобы его собственная частота совпадала с частотой несущей волны нужной радиостанции. В результате сигнал именно этой станции многократно усиливается, а сигналы других станций остаются слабыми.

3. Медицина: Метод магнитно-резонансной томографии (МРТ) основан на явлении ядерного магнитного резонанса. Он позволяет получать детальные изображения внутренних органов и тканей без использования вредного ионизирующего излучения.

4. Бытовая техника: В микроволновой печи излучение имеет частоту, близкую к собственной частоте колебаний молекул воды. Входя в резонанс, молекулы воды в пище начинают интенсивно колебаться, что приводит к быстрому нагреву продукта изнутри.

Ответ: Резонанс играет полезную роль в таких областях, как акустика (усиление звука в музыкальных инструментах), радиотехника (настройка на нужную частоту), медицина (магнитно-резонансная томография) и бытовая техника (микроволновые печи).

Вредная роль резонанса

Когда резонанс возникает неконтролируемо в механических системах, он может привести к катастрофическим последствиям из-за резкого возрастания амплитуды колебаний и, как следствие, разрушению конструкций.

1. Строительство и архитектура: Здания и мосты имеют свои собственные частоты колебаний. Если частота внешнего воздействия (например, порывов ветра, сейсмических волн во время землетрясения или даже ритмичной ходьбы большого числа людей) совпадет с собственной частотой сооружения, может возникнуть резонанс, способный его разрушить. Хрестоматийным примером является обрушение Такомского моста в США в 1940 году из-за ветрового резонанса. Именно поэтому солдатам запрещают идти в ногу при переходе через мосты.

2. Машиностроение и транспорт: Вращающиеся части двигателей, турбин и других механизмов могут вызывать вибрации. Если частота этих вибраций совпадает с собственной частотой колебаний какой-либо детали или всего корпуса машины, возникающий резонанс приводит к сильному дребезжанию, износу и поломке. Несбалансированные колеса автомобиля вызывают сильную вибрацию руля на определенных скоростях — это тоже проявление резонанса.

3. Авиация: Резонансные явления, такие как флаттер (быстрые самовозбуждающиеся колебания крыла или оперения самолета), чрезвычайно опасны и могут привести к разрушению летательного аппарата в воздухе. Поэтому при проектировании самолетов инженеры тщательно рассчитывают и проверяют конструкции, чтобы избежать резонанса в рабочих режимах полета.

Ответ: Резонанс может быть вредным и разрушительным, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой колебаний конструкций (мостов, зданий), машин или транспортных средств, что приводит к увеличению амплитуды колебаний и их разрушению.