Номер 4, страница 150 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 30. Величины, характеризующие колебательное движение. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 4, страница 150.

4. Что называют собственной частотой колебательной системы?

Какие колебания называют собственными?

Собственными (или свободными) колебаниями называют колебания, которые происходят в колебательной системе после того, как она была выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе. Эти колебания совершаются только под действием внутренних сил системы (например, силы упругости для пружины или силы тяжести для маятника), без воздействия внешних периодических сил.

В любой реальной системе всегда присутствуют силы сопротивления или трения, которые приводят к потере энергии. Из-за этого энергия собственных колебаний постепенно расходуется, их амплитуда уменьшается, и со временем они прекращаются (затухают). В идеализированной физической модели, где трение отсутствует, собственные колебания считаются незатухающими и могут продолжаться бесконечно долго с постоянной амплитудой.

Примерами систем, совершающих собственные колебания, являются:

- маятник часов, который качается после одного толчка;

- груз, подвешенный на пружине, который колеблется после того, как его оттянули и отпустили;

- качели, которые продолжают движение после того, как их раскачали.

Ответ: Собственные колебания — это колебания, которые совершает система под действием внутренних сил после однократного выведения ее из положения равновесия.

Что называют собственной частотой колебательной системы?

Собственной частотой колебательной системы называют частоту, с которой происходят её собственные (свободные) колебания в идеальном случае, то есть при полном отсутствии затухания (трения) и внешних вынуждающих сил.

Это фундаментальная характеристика, которая определяется исключительно внутренними физическими параметрами самой системы. Она не зависит от начальных условий, вызвавших колебания, таких как начальное смещение или начальная скорость.

Собственная частота может быть выражена как линейная частота $\nu_0$ (в герцах, Гц) или как циклическая (угловая) частота $\omega_0$ (в радианах в секунду, рад/с). Они связаны простым соотношением: $\omega_0 = 2\pi\nu_0$.

Например, для простейших колебательных систем собственная циклическая частота вычисляется по формулам:

- для пружинного маятника: $\omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}$, где $k$ — коэффициент жесткости пружины, а $m$ — масса груза.

- для математического маятника (при малых углах отклонения): $\omega_0 = \sqrt{\frac{g}{l}}$, где $g$ — ускорение свободного падения, а $l$ — длина подвеса.

Явление резонанса возникает, когда частота внешней периодической силы совпадает с собственной частотой системы, что приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний.

Ответ: Собственная частота — это частота свободных колебаний, которые возникали бы в колебательной системе в отсутствие сил трения, и она определяется только физическими свойствами самой системы.