Номер 2, страница 81 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Параграф 16. Свободные механические колебания - номер 2, страница 81.

Условие.

2. Укажите в тетради, в пустых графах таблицы 8, как из-меняются (увеличиваются или уменьшаются) модуль равнодействующей силы, смещение, скорость и уско-рение тела, совершающего колебательные движения (см. рис. 79, 80).

Таблица 8

Движение | Равнодействующая сила | Смещение | Скорость | Ускорение

От A к O | $\downarrow$ | $\uparrow$ | $\uparrow$ | $\downarrow$

От O к B | | | |

От B к O | | | |

От O к A | | | |

Рис. 79. Колебания маятника

Рис. 80. Колебания груза на пружине

Решение.

Для анализа изменения физических величин при колебательном движении, представленном на рисунках, воспользуемся основными закономерностями гармонических колебаний. В положении равновесия (точка О) смещение, равнодействующая сила и ускорение равны нулю, а скорость максимальна. В крайних точках (А и В) смещение, равнодействующая сила и ускорение максимальны по модулю, а скорость равна нулю. Модули равнодействующей силы и ускорения прямо пропорциональны модулю смещения от положения равновесия ($|F| \propto |x|$, $|a| \propto |x|$). Исходя из этого, проанализируем каждый этап движения, указанный в таблице.

Движение от А к О

Тело движется из крайнего положения (точка А) к положению равновесия (точка О). В точке А смещение максимально, а скорость равна нулю. В точке О смещение равно нулю, а скорость максимальна. Следовательно, при движении от А к О модуль смещения уменьшается. Так как модуль равнодействующей силы и модуль ускорения пропорциональны модулю смещения, они также уменьшаются. Скорость, наоборот, увеличивается от нуля до своего максимального значения, так как потенциальная энергия системы переходит в кинетическую.

Ответ: Равнодействующая сила ↓, Смещение ↓, Скорость ↑, Ускорение ↓.

Движение от О к В

Тело движется из положения равновесия (точка О) к другому крайнему положению (точка В). При этом движении модуль смещения от положения равновесия увеличивается от нуля до максимального значения. Соответственно, модуль равнодействующей силы и модуль ускорения, пропорциональные смещению, также увеличиваются. Скорость тела уменьшается от максимального значения в точке О до нуля в точке В, так как кинетическая энергия переходит в потенциальную.

Ответ: Равнодействующая сила ↑, Смещение ↑, Скорость ↓, Ускорение ↑.

Движение от В к О

Это движение симметрично движению от А к О. Тело движется из крайнего положения (точка В), где смещение максимально, а скорость равна нулю, к положению равновесия (точка О). Модуль смещения, а следовательно, и модули равнодействующей силы и ускорения уменьшаются. Модуль скорости возрастает от нуля до максимума.

Ответ: Равнодействующая сила ↓, Смещение ↓, Скорость ↑, Ускорение ↓.

Движение от О к А

Это движение симметрично движению от О к В и завершает полный цикл колебаний. Тело движется из положения равновесия (точка О) к исходному крайнему положению (точка А). Модуль смещения увеличивается от нуля до максимума. Вместе с ним увеличиваются модули равнодействующей силы и ускорения. Модуль скорости уменьшается от максимального значения до нуля.

Ответ: Равнодействующая сила ↑, Смещение ↑, Скорость ↓, Ускорение ↑.

Итоговая заполненная таблица:

Движение	Равнодействующая сила	Смещение	Скорость	Ускорение
От А к О	↓	↓	↑	↓
От О к В	↑	↑	↓	↑
От В к О	↓	↓	↑	↓
От О к А	↑	↑	↓	↑