Номер 1, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 28. § 29. Колебательное движение. Свободные колебания. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 1, страница 146.

1. На рисунке 101 изображён металлический диск, подвешенный на трёх резиновых шнурах. Если диск немного повернуть вокруг вертикальной оси и отпустить, то он будет в течение некоторого времени поворачиваться вокруг этой оси то по ходу часовой стрелки, то против. Объясните: а) под действием какой силы происходят колебания диска; б) возникла бы эта сила или нет, если бы диск не действовал на шнуры своим весом; в) какие тела входят в эту колебательную систему.

а) под действием какой силы происходят колебания диска;

Когда металлический диск поворачивают вокруг вертикальной оси, резиновые шнуры, на которых он подвешен, закручиваются. Резина является упругим материалом, поэтому при деформации скручивания в шнурах возникает сила упругости. Эта сила создает вращающий момент (момент силы упругости), который стремится вернуть систему в исходное положение равновесия. Когда диск отпускают, именно этот вращающий момент заставляет его начать вращаться в обратном направлении. Сила упругости всегда направлена в сторону, противоположную угловому смещению диска от положения равновесия, поэтому она является возвращающей силой, вызывающей и поддерживающей колебания.

Ответ: Колебания диска происходят под действием силы упругости, возникающей в закрученных резиновых шнурах.

б) возникла бы эта сила или нет, если бы диск не действовал на шнуры своим весом;

Нет, в этом случае возвращающая сила упругости не возникла бы (или была бы пренебрежимо малой). Вес диска, действуя на шнуры, растягивает их и создает в них начальное натяжение. Благодаря этому натяжению шнуры становятся упругими не только на растяжение, но и на скручивание. Если бы диск не действовал на шнуры своим весом (например, в условиях невесомости), шнуры были бы не натянуты. При попытке повернуть диск, ненатянутые шнуры не оказали бы существенного сопротивления скручиванию, так как они могли бы просто изгибаться и сминаться. Следовательно, значимый возвращающий момент, необходимый для возникновения колебаний, не создавался бы.

Ответ: Нет, эта сила не возникла бы, так как вес диска необходим для создания в шнурах начального натяжения, которое и позволяет им упруго сопротивляться скручиванию.

в) какие тела входят в эту колебательную систему.

Колебательная система — это совокупность взаимодействующих тел, совершающих колебания. В данном случае в систему входят: металлический диск, который является колеблющимся телом; резиновые шнуры, которые служат упругим элементом, создающим возвращающую силу; и Земля. Роль Земли в этой системе двойная: во-первых, ее гравитационное поле создает силу тяжести, действующую на диск и обеспечивающую натяжение шнуров; во-вторых, подвес, к которому крепятся шнуры, неподвижен относительно Земли, то есть Земля выступает в качестве опоры и тела отсчета.

Ответ: В колебательную систему входят металлический диск, резиновые шнуры и Земля.