Номер 2, страница 44 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Механические колебания и волны. Звук. Самостоятельные работы. СР-32. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Вариант 2 - номер 2, страница 44.

Условие.

2. Каким образом можно восполнять потери энергии, первоначально сообщённой колебательной системе при свободных колебаниях?

Решение.

Решение

В реальных условиях свободные колебания любой системы всегда являются затухающими. Это происходит из-за неизбежного присутствия сил сопротивления, таких как трение в опорах или сопротивление воздуха. Эти силы совершают отрицательную работу, в результате чего полная механическая энергия колебательной системы постепенно уменьшается, превращаясь в основном во внутреннюю (тепловую) энергию, и амплитуда колебаний падает до нуля.

Чтобы восполнить эти потери энергии и сделать колебания незатухающими, необходимо оказывать на колебательную систему внешнее воздействие. Это воздействие должно подводить энергию к системе извне. Для этого на систему должна действовать внешняя периодическая сила. Колебания, происходящие под действием такой внешней силы, называются вынужденными колебаниями.

Чтобы амплитуда колебаний оставалась постоянной, работа, совершаемая внешней силой за один период, должна быть в точности равна энергии, которая теряется за этот же период из-за действия сил сопротивления. Если работа внешней силы $A_{внешн}$ равна модулю работы сил сопротивления $|A_{сопр}|$, то полная энергия системы остаётся неизменной:

$A_{внешн} = |A_{сопр}| = \Delta E_{потерь}$

Простым примером может служить раскачивание качелей. Чтобы качели не останавливались из-за трения и сопротивления воздуха, их нужно периодически подталкивать, сообщая им дополнительную энергию.

Ответ: Потери энергии при свободных колебаниях можно восполнить, воздействуя на колебательную систему внешней периодической силой. Эта сила будет совершать положительную работу, компенсирующую потери энергии на трение и сопротивление среды, что приведет к установлению незатухающих вынужденных колебаний.