Номер 2, страница 122 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Пользуясь рисунком 71, объясните, почему по мере приближения шарика к точке O его скорость увеличивается, а по мере удаления от точки O скорость шарика уменьшается.

1. Что называют механическими колебаниями?

Механическими колебаниями называют движения тел, которые повторяются точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени. Характерной чертой колебательного движения является то, что тело многократно и в разных направлениях проходит положение равновесия. В положении равновесия тело может находиться в покое сколь угодно долго. Примерами механических колебаний могут служить движение маятника часов, качелей, струны гитары или шарика, подвешенного на нити.

Ответ: Механические колебания — это повторяющиеся движения тела около положения равновесия.

2. Пользуясь рисунком 71, объясните, почему по мере приближения шарика к точке О его скорость увеличивается, а по мере удаления от точки О скорость шарика уменьшается.

Хотя рисунок 71 не представлен, обычно он изображает колебательную систему, например, маятник, где шарик колеблется около положения равновесия, обозначенного точкой О.

Рассмотрим движение шарика с точки зрения закона сохранения энергии. Полная механическая энергия системы $E$, которая является суммой кинетической $E_к$ и потенциальной $E_п$ энергий, в идеальной системе (без учета трения) остается постоянной: $E = E_к + E_п = const$.

Когда шарик движется из крайнего положения к положению равновесия (точке О), его высота над самым нижним уровнем уменьшается. Это означает, что его потенциальная энергия ($E_п = mgh$) уменьшается. Согласно закону сохранения энергии, уменьшение потенциальной энергии приводит к увеличению кинетической энергии ($E_к = \frac{1}{2}mv^2$). Так как масса шарика $m$ постоянна, увеличение кинетической энергии означает увеличение его скорости $v$. Скорость достигает своего максимального значения в точке О, где потенциальная энергия минимальна.

Когда шарик проходит точку О и начинает двигаться к другому крайнему положению, его высота увеличивается. Следовательно, его потенциальная энергия $E_п$ растет. Из-за сохранения полной энергии это приводит к уменьшению кинетической энергии $E_к$. Уменьшение кинетической энергии означает, что скорость шарика $v$ уменьшается. В крайнем положении скорость шарика становится равной нулю, а потенциальная энергия достигает максимума.

Таким образом, изменение скорости шарика обусловлено непрерывным переходом потенциальной энергии в кинетическую и обратно.

Ответ: При приближении к точке О потенциальная энергия шарика переходит в кинетическую, поэтому его скорость растет. При удалении от точки О кинетическая энергия переходит в потенциальную, поэтому скорость уменьшается.

3. Почему шарик не останавливается, дойдя до точки О?

Шарик не останавливается в точке О (положении равновесия) из-за явления инерции. Инерция — это свойство тела сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел.

В момент прохождения положения равновесия (точки О), шарик имеет максимальную скорость. Хотя в этой точке равнодействующая сила, возвращающая шарик к положению равновесия, становится равной нулю, тело не может мгновенно остановиться. По инерции оно продолжает свое движение, проскакивая положение равновесия. Только после прохождения точки О на шарик начинает действовать сила, направленная в противоположную сторону его движения (к точке О), которая начинает его тормозить.

Ответ: Достигнув точки О, шарик обладает максимальной скоростью и, по инерции, продолжает движение, проходя положение равновесия.