Номер 1, страница 123 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Какие системы (рис. 74) являются колебательными, а какие — нет? Какому требованию должна удовлетворять система тел, чтобы она являлась колебательной?

a) Шарик
на горизонтальной
поверхности

б) Шарик на дне чаши

в) Шарик на выпуклой
поверхности

г) Тонкая ветка дерева

д) Поршень в цилиндре

е) Пружинный маятник

Рис. 74

Какие системы (рис. 74) являются колебательными, а какие — нет?

Для того чтобы система была колебательной, она должна обладать положением устойчивого равновесия. При выведении из этого положения должна возникать возвращающая сила, стремящаяся вернуть систему в исходное состояние. Рассмотрим каждую систему с этой точки зрения:

• а) Шарик на горизонтальной поверхности: Эта система находится в состоянии безразличного равновесия. Если сместить шарик, он останется в новом положении. Возвращающая сила не возникает. Не является колебательной системой.

• б) Шарик на дне чаши: Нижняя точка чаши — это положение устойчивого равновесия. При смещении шарика из этой точки возникает составляющая силы тяжести, которая направлена обратно к положению равновесия (возвращающая сила). Благодаря инерции шарик проскакивает это положение, и возникают колебания. Является колебательной системой.

• в) Шарик на выпуклой поверхности: Верхняя точка является положением неустойчивого равновесия. При малейшем смещении шарика сила тяжести будет уводить его еще дальше от положения равновесия. Возвращающая сила отсутствует. Не является колебательной системой.

• г) Тонкая ветка дерева: Неотклоненное положение ветки является положением устойчивого равновесия. При отклонении ветки возникает сила упругости, которая стремится вернуть ее в исходное положение. Является колебательной системой.

• д) Поршень в цилиндре: В этой системе (в том виде, как она изображена, без учёта сжимаемости газа) нет выделенного положения равновесия. Поршень можно переместить, и он останется в новом положении. Возвращающая сила не возникает. Не является колебательной системой.

• е) Пружинный маятник: Положение, в котором сила тяжести груза уравновешена силой упругости пружины, является положением устойчивого равновесия. При смещении груза из этого положения равнодействующая силы упругости и силы тяжести будет направлена к положению равновесия. Является колебательной системой.

Ответ: Колебательными системами являются: б) шарик на дне чаши, г) тонкая ветка дерева, е) пружинный маятник. Не являются колебательными системами: а) шарик на горизонтальной поверхности, в) шарик на выпуклой поверхности, д) поршень в цилиндре.

Какому требованию должна удовлетворять система тел, чтобы она являлась колебательной?

Чтобы система тел являлась колебательной, она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Система должна находиться в состоянии устойчивого равновесия. Это означает, что существует положение, в которое система стремится вернуться после прекращения внешнего воздействия.

2. При выведении системы из положения равновесия в ней должна возникать возвращающая сила (или возвращающий момент сил), направленная к положению равновесия. Именно эта сила заставляет тело двигаться обратно к центру колебаний.

3. Тело должно обладать инертностью (массой), чтобы, возвращаясь в положение равновесия, проскакивать его по инерции, что и обеспечивает продолжение колебательного процесса.

4. Трение в системе должно быть достаточно малым. При сильном трении колебания быстро затухнут или не возникнут вовсе (апериодическое движение).

Ключевым требованием является наличие положения устойчивого равновесия и возникновение возвращающей силы при отклонении от него.

Ответ: Для того чтобы система являлась колебательной, при выведении ее из положения устойчивого равновесия должна возникать сила, направленная обратно к этому положению (возвращающая сила).