Номер 5, страница 135 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

5. Что можно сказать о частоте установившихся вынужденных колебаний и частоте вынуждающей силы?

5. Вынужденными колебаниями называют колебания, которые происходят в системе под действием внешней, периодически изменяющейся силы. После начала действия этой силы в системе на короткое время устанавливается сложный колебательный процесс, который является суперпозицией (наложением) собственных затухающих колебаний системы и колебаний, вызванных внешней силой.

Поскольку в любой реальной системе присутствует затухание (трение, сопротивление среды), собственные колебания со временем прекращаются. Процесс, который остается после затухания собственных колебаний, называется установившимися вынужденными колебаниями.

Ключевой особенностью установившихся вынужденных колебаний является то, что их частота в точности совпадает с частотой вынуждающей силы. Колебательная система "подчиняется" внешнему воздействию и колеблется с навязанной ей частотой. Если обозначить частоту установившихся колебаний как $\nu_{уст}$, а частоту вынуждающей силы как $\nu_{вын}$, то их соотношение будет:

$\nu_{уст} = \nu_{вын}$

В то время как частота определяется только вынуждающей силой, амплитуда установившихся колебаний зависит как от частоты и амплитуды вынуждающей силы, так и от собственных параметров системы (собственной частоты и коэффициента затухания).

Ответ: Частота установившихся вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы.

6. В отличие от свободных колебаний, которые при наличии трения являются затухающими и со временем прекращаются, вынужденные колебания могут продолжаться очень долго.

Причина этого заключается в том, что внешняя периодическая сила (вынуждающая сила) постоянно совершает работу и передает энергию колебательной системе. Эта поступающая энергия компенсирует потери энергии, которые происходят из-за сил сопротивления и трения. Таким образом, энергия в системе не иссякает, и колебания не затухают.

Следовательно, продолжительность вынужденных колебаний определяется исключительно продолжительностью действия вынуждающей силы. Пока внешний источник энергии действует и поддерживает колебания, они будут продолжаться. Как только действие вынуждающей силы прекратится, колебания станут затухающими и через некоторое время полностью прекратятся.

Ответ: Вынужденные колебания могут продолжаться сколь угодно долго, пока на систему действует вынуждающая сила.