Номер 5, страница 158 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 32. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 5, страница 158.

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

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

Вынужденные колебания — это колебания, происходящие в системе под воздействием внешней, периодически изменяющейся (вынуждающей) силы. Когда такая сила начинает действовать на колебательную систему, наступает переходный процесс. В это время в системе одновременно присутствуют и постепенно затухающие собственные колебания (с частотой, характерной для самой системы, $\nu_0$), и колебания, навязываемые внешней силой.

По прошествии некоторого времени собственные колебания полностью затухают из-за потерь энергии на трение и сопротивление. В системе остаются только колебания, поддерживаемые внешней силой. Такой режим называется режимом установившихся вынужденных колебаний. Главной характеристикой этого режима является то, что система начинает колебаться с частотой, которая в точности равна частоте вынуждающей силы. То есть, колебательная система "подчиняется" ритму внешнего воздействия.

Таким образом, частота установившихся вынужденных колебаний ($\nu_{вын}$) равна частоте вынуждающей силы ($\nu_{силы}$):

$\nu_{вын} = \nu_{силы}$

Аналогичное равенство справедливо и для циклических частот:

$\omega_{вын} = \omega_{силы}$

Ответ: Частота установившихся вынужденных колебаний всегда равна частоте вынуждающей силы.

6. Как долго могут продолжаться вынужденные колебания?

В отличие от свободных колебаний, которые в реальных условиях всегда являются затухающими и со временем прекращаются, вынужденные колебания могут продолжаться сколь угодно долго.

Причина этого заключается в непрерывном притоке энергии в колебательную систему от внешнего источника — вынуждающей силы. Эта поступающая энергия полностью компенсирует потери энергии, вызванные силами трения и сопротивления среды. Пока вынуждающая сила действует и совершает работу, она поддерживает незатухающие колебания в системе.

Следовательно, вынужденные колебания будут продолжаться ровно столько, сколько на систему будет действовать внешняя периодическая сила. Как только действие этой силы прекратится, колебания станут свободными затухающими и через некоторое время полностью прекратятся.

Ответ: Вынужденные колебания могут продолжаться неограниченно долго, пока действует вынуждающая сила.