Номер 1, страница 84 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Параграф 17. Превращения энергии при колебаниях - номер 1, страница 84.

Условие.

1. Маятник можно заставить колебаться, сообщив ему либо потенциальную энергию, либо кинетическую. Как это осуществить практически?

Решение.

Решение

Сообщение маятнику потенциальной энергии

Потенциальная энергия маятника в поле силы тяжести определяется его высотой относительно положения равновесия и вычисляется по формуле $E_p = mgh$. Чтобы запустить колебания, сообщив маятнику начальную потенциальную энергию, необходимо выполнить следующие действия:
1. Отклонить маятник от вертикального положения равновесия на некоторый угол. При этом груз маятника поднимется на высоту $\text{h}$ относительно своего самого нижнего положения.
2. В этой крайней точке траектории скорость маятника равна нулю, а значит, его кинетическая энергия ($E_k = \frac{mv^2}{2}$) также равна нулю. Вся сообщенная энергия находится в форме потенциальной.
3. Аккуратно отпустить маятник без начального толчка. Под действием силы тяжести он начнет двигаться вниз, и его потенциальная энергия будет преобразовываться в кинетическую, что приведет к возникновению колебаний.

Ответ: Чтобы сообщить маятнику потенциальную энергию, нужно отклонить его от положения равновесия на некоторую высоту и отпустить без начальной скорости.

Сообщение маятнику кинетической энергии

Кинетическая энергия маятника зависит от его скорости и определяется формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Чтобы запустить колебания, сообщив маятнику начальную кинетическую энергию, необходимо:
1. Оставить маятник в покое в его положении равновесия (в самой нижней точке траектории). В этом положении его потенциальная энергия минимальна и условно принимается за ноль.
2. Нанести по грузу маятника короткий удар или совершить толчок в горизонтальном направлении. Это действие придаст маятнику начальную скорость $\text{v}$.
3. В момент толчка маятник получит максимальную кинетическую энергию. Начав движение, он будет подниматься, и его кинетическая энергия начнет переходить в потенциальную, запуская колебательный процесс.

Ответ: Чтобы сообщить маятнику кинетическую энергию, нужно в положении равновесия придать ему начальную скорость с помощью толчка.