Номер 1, страница 145 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 29. Колебательное движение. Свободные колебания. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 1, страница 145.

1. Что называют механическими колебаниями?

1. Решение

Механическими колебаниями называют движения тел или систем тел, которые обладают той или иной степенью повторяемости во времени. Это означает, что тело многократно проходит одно и то же положение, двигаясь поочередно в противоположных направлениях. Более строго, это движения, при которых координаты тела, его скорость и ускорение периодически или почти периодически повторяются.

Для возникновения и поддержания механических колебаний необходимо выполнение двух основных условий:

1. Наличие положения устойчивого равновесия. Это такое положение, в котором равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. При выведении тела из этого положения возникает сила, стремящаяся вернуть его обратно.
2. Наличие возвращающей силы. Это сила, которая всегда направлена к положению равновесия. Для многих колебательных систем, например, для груза на пружине, эта сила пропорциональна смещению $x$ и направлена в противоположную сторону (согласно закону Гука): $F_{возвр} = -kx$, где $k$ — это коэффициент жесткости пружины. Знак "минус" указывает на то, что сила направлена против смещения.

Колебания классифицируют по характеру воздействия на систему:

• Свободные (собственные) колебания: происходят в системе, которая была выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе (например, маятник, который отклонили и отпустили). В идеальной системе без сил трения такие колебания были бы незатухающими и продолжались бы бесконечно долго с постоянной амплитудой.
• Затухающие колебания: это свободные колебания в реальных условиях, где всегда присутствуют силы сопротивления (трение, сопротивление воздуха). Из-за этих сил энергия колебательной системы постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний со временем.
• Вынужденные колебания: возникают под действием внешней, периодически изменяющейся силы. В этом случае система колеблется с частотой этой внешней (вынуждающей) силы.
• Резонанс: это явление резкого увеличения амплитуды вынужденных колебаний, которое происходит, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.

Основные физические величины, которые используются для описания колебательного движения:

• Амплитуда ($A$) — это максимальное смещение или отклонение колеблющегося тела от положения равновесия. Измеряется в метрах (м).
• Период ($T$) — это время, за которое совершается одно полное колебание. Измеряется в секундах (с).
• Частота ($\nu$) — это число полных колебаний, совершаемых за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Частота и период связаны обратной зависимостью: $\nu = 1/T$.
• Циклическая (круговая) частота ($\omega$) — это физическая величина, равная числу колебаний за $2\pi$ секунд. Измеряется в радианах в секунду (рад/с). Связана с обычной частотой и периодом следующими соотношениями: $\omega = 2\pi\nu = 2\pi/T$.

Примерами механических колебаний могут служить: качание маятника часов, колебания струны гитары, вибрация мобильного телефона, качели на детской площадке, движение поршня в двигателе внутреннего сгорания.

Ответ: Механическими колебаниями называют движения тел, которые точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени, при которых тело поочередно отклоняется в противоположные стороны от своего положения устойчивого равновесия.