Номер 3, страница 171 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 41. Резонанс в акустике. Вопросы - номер 3, страница 171.

Условие.

3. Приведите примеры резонаторов.

Решение.

Резонатор — это колебательная система, способная накапливать энергию и совершать колебания с определенной собственной частотой. Явление резонанса, то есть резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с собственной частотой системы, используется в самых разных устройствах. Ниже приведены примеры резонаторов из разных областей физики.

Механические резонаторы:
• Качели: раскачиваясь в такт собственным колебаниям качелей, можно значительно увеличить амплитуду, что является наглядным примером механического резонанса.
• Маятник: груз, подвешенный на нити или стержне. Его период колебаний практически не зависит от амплитуды (при малых углах отклонения), что позволило использовать его для создания точных часов.
• Камертон: металлическая вилка, которая после удара колеблется с очень стабильной и определенной частотой, создавая чистый тон. Используется для настройки музыкальных инструментов.
• Струна музыкального инструмента: натянутая струна гитары, скрипки или фортепиано. Ее резонансные частоты (основной тон и обертоны) определяются длиной, натяжением и массой.

Акустические резонаторы:
• Резонатор Гельмгольца: любая полость с небольшим отверстием, например, пустая стеклянная бутылка. Воздух в горлышке колеблется, и если подуть над ним, можно услышать звук определенной частоты.
• Корпус струнного музыкального инструмента: дека гитары или корпус скрипки являются акустическими резонаторами. Они усиливают колебания струн и обогащают звук (формируют тембр) за счет резонанса воздуха внутри корпуса.
• Органные трубы: столб воздуха внутри трубы резонирует на частотах, зависящих от ее длины. Это основной принцип работы духовых музыкальных инструментов.

Электромагнитные резонаторы:
• Колебательный контур (LC-контур): электрическая цепь, состоящая из катушки индуктивности L и конденсатора C. Такой контур имеет собственную резонансную частоту колебаний $f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ и является основным элементом для настройки радиоприемников на нужную станцию.
• Кварцевый резонатор: пластинка из кристалла кварца, которая благодаря пьезоэлектрическому эффекту совершает механические колебания под действием электрического поля. Эти колебания происходят на чрезвычайно стабильной частоте, поэтому кварцевые резонаторы являются основой практически всех современных часов и цифровой техники для тактирования процессоров.
• Объемный резонатор: замкнутая металлическая полость, в которой могут возбуждаться стоячие электромагнитные волны. Важнейший пример — магнетрон в микроволновой печи, который генерирует СВЧ-излучение.
• Оптический резонатор (резонатор Фабри-Перо): система из двух высокоточных параллельных зеркал. Между ними многократно отражается световая волна, что позволяет накапливать энергию и генерировать когерентное излучение. Это неотъемлемая часть любого лазера.

Ответ: Примерами резонаторов являются: механические (маятник, камертон, струна), акустические (резонатор Гельмгольца, органная труба, корпус гитары) и электромагнитные (колебательный контур, кварцевый резонатор, объемный резонатор в микроволновой печи, оптический резонатор лазера).