Номер 2, страница 135 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Как меняется с течением времени амплитуда свободных колебаний, происходящих в реальных условиях? В чём причина такого изменения?

1.Решение: Утверждение о том, что свободные колебания в реальной системе не могут продолжаться бесконечно долго, основывается на законе сохранения и превращения энергии. В любой реальной колебательной системе всегда присутствуют силы сопротивления, такие как сила трения или сила сопротивления воздуха. Эти силы совершают отрицательную работу, в результате чего механическая энергия колебательной системы (сумма кинетической и потенциальной энергии) не сохраняется, а постепенно переходит во внутреннюю энергию (теплоту), нагревая колеблющееся тело и окружающую среду. Поскольку энергия системы уменьшается, амплитуда колебаний, которая определяет максимальный запас энергии, также со временем уменьшается, и в итоге колебания затухают.

Ответ: Такое утверждение можно сделать согласно закону сохранения и превращения энергии.

2.Решение: С течением времени амплитуда свободных колебаний, происходящих в реальных условиях, уменьшается. Такие колебания называются затухающими. Причиной такого изменения является наличие диссипативных сил — сил трения и сопротивления среды. Эти силы всегда направлены против скорости движения тела и совершают отрицательную работу. Эта работа приводит к потере полной механической энергии системы $E_{мех}$. Энергия колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды ($A$). Например, для пружинного маятника полная энергия равна $E = \frac{kA^2}{2}$, где $k$ — жесткость пружины. Поскольку механическая энергия расходуется на преодоление сил сопротивления и переходит в теплоту, амплитуда колебаний со временем убывает до нуля, и колебания прекращаются.

Ответ: В реальных условиях амплитуда свободных колебаний со временем уменьшается. Причиной этого является потеря механической энергии системы из-за работы сил трения и сопротивления среды.

3.Решение: Вопрос "Где..." является неполным. Предположим, что полный вопрос звучит так: "Где наблюдаются или применяются затухающие колебания?". Затухающие колебания — это повсеместное явление. Мы наблюдаем их постоянно: качели, остановленные силой трения; звук гитарной струны, который постепенно затихает; маятник часов, который в конце концов остановится, если его не подзаводить. В технике затухание колебаний часто является не только наблюдаемым, но и целенаправленно создаваемым процессом. Ярким примером служат автомобильные амортизаторы, которые предназначены для быстрого гашения колебаний подвески после проезда неровностей, обеспечивая комфорт и безопасность. Другой пример — стрелочные измерительные приборы (амперметры, вольтметры), где демпфирующий механизм обеспечивает быструю остановку стрелки на нужном значении, предотвращая ее длительные колебания. В строительстве специальные демпферы используются для гашения колебаний высотных зданий и мостов, вызванных ветром или сейсмической активностью.

Ответ: Затухающие колебания наблюдаются в большинстве механических систем в повседневной жизни (например, качели, маятники). Они целенаправленно применяются в технике для гашения нежелательных вибраций, например, в автомобильных амортизаторах, измерительных приборах и демпферах для зданий.