Номер 2, страница 139 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Вода, которую мальчик несёт в ведре, начинает сильно расплёскиваться. Мальчик меняет темп ходьбы (или просто «сбивает ногу»), и расплёскивание прекращается. Почему так происходит?

2. Это явление объясняется физическим явлением, которое называется резонанс. Разберем его по шагам.

1. Вода в ведре как колебательная система. Вода в любой ёмкости способна совершать колебания (плескаться). У этой колебательной системы, как и у качелей или маятника, есть своя собственная (или естественная) частота колебаний. Эта частота зависит от физических параметров системы: в данном случае от размеров ведра (в основном от его диаметра) и высоты уровня воды. Если ведро слегка толкнуть, вода в нём будет колебаться именно с этой частотой.

2. Ходьба мальчика как вынуждающая сила. Когда мальчик идёт, он ритмично покачивает ведро. Его шаги создают периодическую вынуждающую силу, которая действует на воду. Частота этой силы равна частоте шагов мальчика (его темпу ходьбы).

3. Возникновение резонанса. Сильное расплёскивание воды начинается тогда, когда частота шагов мальчика (частота вынуждающей силы $f_{вын}$) случайно совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре ($f_{0}$). В физике это явление называется резонансом. Условие резонанса: $f_{вын} \approx f_{0}$. При резонансе амплитуда колебаний системы резко возрастает. Каждый шаг, совершаемый в такт с собственными колебаниями воды, добавляет энергии системе, раскачивая воду всё сильнее, пока она не начинает выплёскиваться.

4. Прекращение резонанса. Когда мальчик меняет темп ходьбы («сбивает ногу»), он изменяет частоту своих шагов. Новая частота вынуждающей силы $f'_{вын}$ перестает совпадать с собственной частотой колебаний воды $f_{0}$. Условие резонанса нарушается ($f'_{вын} \neq f_{0}$). В результате амплитуда колебаний воды резко уменьшается, и сильное расплёскивание прекращается.

Ответ: Сильное расплёскивание воды происходит из-за явления резонанса, когда частота шагов мальчика совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре. Изменяя темп ходьбы, мальчик нарушает это совпадение частот (уходит от резонанса), в результате чего амплитуда колебаний воды резко падает и расплёскивание прекращается.