Номер 1, страница 139 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 34. Механические волны. Вспомните - номер 1, страница 139.

Условие.

Что собой представляет колебательное движение?

Решение.

Колебательное движение — это один из видов движения, характеризующийся определенной степенью повторяемости во времени. Точнее, это движение, при котором тело или система тел многократно проходит положение устойчивого равновесия, отклоняясь от него в противоположные стороны. Ключевой особенностью является наличие возвращающей силы, которая всегда направлена к положению равновесия и возникает при отклонении системы от этого положения.

Основные характеристики колебательного движения

Для описания колебательного движения используются следующие физические величины:

Амплитуда ($\text{A}$) — это максимальное смещение колеблющегося тела от положения равновесия. Единица измерения в СИ — метр (м).

Период ($\text{T}$) — это время одного полного колебания, то есть минимальный промежуток времени, через который состояние системы (координата, скорость) полностью повторяется. Единица измерения — секунда (с).

Частота ($\text{f}$ или $\nu$) — это число полных колебаний, совершаемых за единицу времени. Частота и период связаны соотношением $f = 1/T$. Единица измерения — герц (Гц).

Циклическая (угловая) частота ($\omega$) — это физическая величина, равная числу полных колебаний за $2\pi$ секунд. Связана с периодом и частотой формулами $\omega = 2\pi f = 2\pi/T$. Единица измерения — радиан в секунду (рад/с).

Фаза ($\omega t + \phi_0$) — величина, определяющая состояние колебательной системы в любой момент времени. Начальная фаза $\phi_0$ определяет состояние системы в начальный момент времени $t=0$.

Простейшим видом колебаний являются гармонические колебания, которые описываются уравнением: $x(t) = A \cdot \cos(\omega t + \phi_0)$, где $x(t)$ — смещение от положения равновесия в момент времени $\text{t}$.

Виды колебаний

В зависимости от условий возникновения и протекания, колебания делятся на:

Свободные (собственные) колебания: совершаются системой под действием внутренних сил после однократного выведения её из положения равновесия. Частота таких колебаний называется собственной частотой системы. В реальных условиях они всегда являются затухающими.

Затухающие колебания: это свободные колебания, амплитуда которых уменьшается со временем из-за потерь энергии на трение или сопротивление среды.

Вынужденные колебания: происходят под действием внешней, периодически изменяющейся силы (вынуждающей силы). Система колеблется с частотой этой внешней силы. Если частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой системы, наступает явление резонанса — резкого увеличения амплитуды колебаний.

Автоколебания: это незатухающие колебания, поддерживаемые за счет поступления энергии от постоянного источника. Система сама регулирует поступление энергии. Примером является маятник в механических часах.

Примеры колебательного движения

Колебания повсеместно встречаются в окружающем мире:

В механике: движение маятника, колебания груза на пружине, вибрация струн музыкальных инструментов, качели.

В термодинамике: тепловые колебания атомов в кристаллической решетке.

В электродинамике: колебания тока и напряжения в электрическом контуре (переменный ток), распространение электромагнитных волн (свет, радиоволны).

В природе: приливы и отливы, биение сердца, некоторые биологические ритмы.

Ответ: Колебательное движение — это движение, которое в той или иной степени повторяется во времени около положения устойчивого равновесия. Оно характеризуется амплитудой, периодом и частотой. Основные виды колебаний: свободные, вынужденные, затухающие и автоколебания. Примерами служат движение маятника, вибрация струны, переменный электрический ток и распространение световых волн.