Номер 4, страница 122 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Какие колебания называют свободными?

4. Какие колебания называют свободными?

Свободными (или собственными) колебаниями называют такие колебания, которые происходят в системе после того, как она была выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе. Эти колебания совершаются только за счет начального запаса энергии и под действием внутренних сил системы, без какого-либо внешнего периодического воздействия.

Примерами свободных колебаний могут служить: колебания маятника, отклоненного от вертикального положения; колебания груза, подвешенного на пружине, после его смещения; колебания в электрическом LC-контуре после его зарядки.

В идеализированных системах, где отсутствует трение и сопротивление среды, свободные колебания являются незатухающими и имеют постоянную амплитуду. Однако в реальных условиях всегда присутствуют силы сопротивления, которые приводят к потере энергии, и свободные колебания становятся затухающими — их амплитуда со временем уменьшается до нуля.

Ответ: Свободные колебания — это колебания, которые совершаются в системе под действием ее внутренних сил после того, как система была выведена из состояния устойчивого равновесия.

5. Какие системы называют колебательными? Назовите общее свойство всех колебательных систем.

Колебательными системами называют физические системы, в которых могут возникать и поддерживаться свободные колебания. Примерами таких систем являются: математический маятник, пружинный маятник, колебательный контур, струна музыкального инструмента, атомы в кристаллической решетке твердого тела.

Общим свойством, присущим абсолютно всем колебательным системам, является наличие двух фундаментальных условий, необходимых для возникновения свободных колебаний:

1. Наличие положения устойчивого равновесия. При отклонении системы от этого положения в ней возникает возвращающая сила (или момент силы), которая всегда направлена к положению равновесия. Например, для пружинного маятника эта сила описывается законом Гука: $F_{возвр} = -kx$, где $k$ – жесткость пружины, а $x$ – смещение тела от положения равновесия. Знак "минус" указывает на то, что сила направлена противоположно смещению.

2. Наличие инертности у системы. Благодаря этому свойству (для механических систем — массе) при движении к положению равновесия система не останавливается в нем, а по инерции проходит дальше. После прохождения положения равновесия направление возвращающей силы меняется на противоположное, она начинает тормозить систему, останавливает ее и заставляет двигаться обратно к положению равновесия.

Ответ: Колебательными системами называют системы тел, способные совершать свободные колебания. Общим свойством всех колебательных систем является наличие положения устойчивого равновесия, при выведении из которого возникает возвращающая сила, а также наличие инертности, благодаря которой система способна проходить положение равновесия.