Номер 1, страница 159 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 31. § 32. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 1, страница 159.

1. Горизонтальный пружинный маятник, изображённый на рисунке 97, отвели в сторону и отпустили. Как меняются перечисленные в таблице величины при движении маятника на указанных участках его пути? Перечертите таблицу в тетрадь и заполните её.

От В к О

На этом участке маятник движется из крайнего правого положения (точка B), где его скорость равна нулю, а деформация пружины максимальна, к положению равновесия (точка О).

Сила упругости $F_{упр}$: Деформация пружины $x$ уменьшается от максимальной до нуля. Согласно закону Гука ($|F_{упр}| = k|x|$), сила упругости также уменьшается.

Скорость $v$: Сила упругости направлена к положению равновесия и сообщает телу ускорение. Скорость маятника увеличивается от нуля до максимального значения.

Потенциальная энергия $E_п$: Потенциальная энергия пружины ($E_п = \frac{kx^2}{2}$) зависит от квадрата деформации. Так как деформация уменьшается, потенциальная энергия уменьшается.

Кинетическая энергия $E_к$: Кинетическая энергия тела ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) зависит от квадрата скорости. Так как скорость растет, кинетическая энергия увеличивается. Происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую.

Механическая энергия в реальных условиях (с трением): Из-за работы силы трения, направленной против движения, полная механическая энергия уменьшается.

Механическая энергия в идеальных условиях (без трения): При отсутствии трения выполняется закон сохранения механической энергии, поэтому она не изменяется.

Ответ: Сила упругости уменьшается; скорость увеличивается; потенциальная энергия уменьшается; кинетическая энергия увеличивается; механическая энергия (с трением) уменьшается; механическая энергия (без трения) не изменяется.

От О к А

На этом участке маятник движется от положения равновесия (точка О), где его скорость максимальна, к крайнему левому положению (точка А).

Сила упругости $F_{упр}$: Маятник удаляется от положения равновесия, деформация пружины $|x|$ растет от нуля до максимального значения. Следовательно, сила упругости увеличивается.

Скорость $v$: Сила упругости теперь направлена против движения (к точке О), замедляя маятник. Скорость уменьшается от максимальной до нуля.

Потенциальная энергия $E_п$: Так как деформация $|x|$ увеличивается, потенциальная энергия пружины увеличивается.

Кинетическая энергия $E_к$: Поскольку скорость уменьшается, кинетическая энергия уменьшается. Происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную.

Механическая энергия в реальных условиях (с трением): Сила трения продолжает совершать отрицательную работу, поэтому полная механическая энергия уменьшается.

Механическая энергия в идеальных условиях (без трения): Полная механическая энергия сохраняется и не изменяется.

Ответ: Сила упругости увеличивается; скорость уменьшается; потенциальная энергия увеличивается; кинетическая энергия уменьшается; механическая энергия (с трением) уменьшается; механическая энергия (без трения) не изменяется.

От А к О

Движение от крайнего левого положения (точка А) к положению равновесия (точка О) симметрично движению от В к О.

Сила упругости $F_{упр}$: Деформация пружины $|x|$ уменьшается от максимальной до нуля. Сила упругости уменьшается.

Скорость $v$: Сила упругости направлена по ходу движения (к точке О), ускоряя маятник. Скорость увеличивается от нуля до максимального значения.

Потенциальная энергия $E_п$: Так как деформация уменьшается, потенциальная энергия уменьшается.

Кинетическая энергия $E_к$: Поскольку скорость растет, кинетическая энергия увеличивается.

Механическая энергия в реальных условиях (с трением): За счет действия силы трения полная механическая энергия уменьшается.

Механическая энергия в идеальных условиях (без трения): Полная механическая энергия не изменяется.

Ответ: Сила упругости уменьшается; скорость увеличивается; потенциальная энергия уменьшается; кинетическая энергия увеличивается; механическая энергия (с трением) уменьшается; механическая энергия (без трения) не изменяется.

От О к В

Движение от положения равновесия (точка О) к крайнему правому положению (точка В) симметрично движению от О к А.

Сила упругости $F_{упр}$: Деформация пружины $|x|$ растет от нуля до максимального значения. Сила упругости увеличивается.

Скорость $v$: Сила упругости направлена против движения, замедляя маятник. Скорость уменьшается от максимальной до нуля.

Потенциальная энергия $E_п$: Так как деформация увеличивается, потенциальная энергия увеличивается.

Кинетическая энергия $E_к$: Поскольку скорость уменьшается, кинетическая энергия уменьшается.

Механическая энергия в реальных условиях (с трением): Полная механическая энергия продолжает уменьшаться из-за потерь на трение.

Механическая энергия в идеальных условиях (без трения): Полная механическая энергия не изменяется.

Ответ: Сила упругости увеличивается; скорость уменьшается; потенциальная энергия увеличивается; кинетическая энергия уменьшается; механическая энергия (с трением) уменьшается; механическая энергия (без трения) не изменяется.