Номер 4, страница 82 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Параграф 16. Свободные механические колебания - номер 4, страница 82.

Условие.

4. Какие условия необходимы для возникновения свободных колебаний?

Решение.

Свободные колебания – это колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил после того, как она была выведена из состояния устойчивого равновесия и предоставлена самой себе. Для их возникновения необходимо наличие нескольких ключевых условий.

1. Наличие положения устойчивого равновесия.
Система должна обладать состоянием, в котором она может находиться в покое бесконечно долго. В этом положении равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. При любом отклонении от этого положения должна возникать сила или момент сил, стремящиеся вернуть систему обратно.

2. Наличие возвращающей силы.
При смещении тела из положения равновесия в системе должна возникать внутренняя сила, направленная к положению равновесия. Именно эта сила заставляет тело двигаться обратно к центру колебаний. В случае гармонических колебаний возвращающая сила $F_{возвр}$ пропорциональна смещению $\text{x}$ от положения равновесия: $F_{возвр} = -kx$, где $\text{k}$ – коэффициент жесткости системы.

3. Инертность системы.
Колеблющееся тело должно обладать инертностью, то есть массой. Благодаря инертности, возвращаясь под действием возвращающей силы к положению равновесия, тело не останавливается в нём, а проходит дальше, "проскакивая" его. После этого возвращающая сила начинает действовать в противоположном направлении, замедляя тело и возвращая его обратно.

4. Малое затухание (трение).
Для того чтобы колебания продолжались достаточно долго, силы сопротивления (трение, сопротивление воздуха) в системе должны быть пренебрежимо малы. В реальных системах трение всегда присутствует, что приводит к постепенному уменьшению амплитуды колебаний – их затуханию. В идеальной колебательной системе, где трение отсутствует, свободные колебания продолжались бы бесконечно.

Таким образом, все четыре условия являются необходимыми для возникновения и поддержания свободных колебаний.

Ответ: Для возникновения свободных колебаний необходимы следующие условия: наличие положения устойчивого равновесия, наличие возвращающей силы при отклонении от него, инертность колеблющегося тела и пренебрежимо малое трение в системе.