Номер 1, страница 51 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 7. Свободные колебания пружинного и математического маятников. Вопросы - номер 1, страница 51.

Условие.

1. Под действием какой силы совершаются колебания пружинного маятника (см. рис. 39)?

Рис. 39

Решение.

1. Решение

Колебания пружинного маятника, которые показаны на рисунке 39, происходят под действием силы упругости, возникающей в пружине при её деформации (растяжении или сжатии).

Эта сила всегда направлена к положению равновесия маятника (точка O на рисунке) и стремится вернуть тело в это положение. Поэтому сила упругости в данном случае является возвращающей силой. Направление этой силы всегда противоположно смещению маятника от положения равновесия.

Как видно из рисунка:

• В момент времени $t=0$, когда смещение максимально вправо ($x = x_{max}$), сила упругости $\vec{F}_{упр}$ направлена влево.

• В момент времени $t=T/2$, когда смещение максимально влево ($x = -x_{max}$), сила упругости $\vec{F}_{упр}$ направлена вправо.

• Когда маятник проходит положение равновесия ($x=0$), пружина не деформирована, и сила упругости равна нулю.

Величина и направление силы упругости определяются законом Гука:

$\vec{F}_{упр} = -k\vec{x}$

где $\text{k}$ — коэффициент жесткости пружины, а $\vec{x}$ — смещение тела от положения равновесия. Знак «минус» как раз и показывает, что сила направлена в сторону, противоположную смещению.

Именно эта возвращающая сила упругости и заставляет пружинный маятник совершать колебания.

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