Номер 1, страница 163 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 33. Резонанс. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 1, страница 163.

1. С какой целью и как проводился опыт с двумя маятниками, изображённый на рисунке 113?

Целью опыта с двумя маятниками является демонстрация явления резонанса. Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при совпадении частоты внешней силы с собственной частотой колебательной системы.

Для проведения опыта используются два маятника одинаковой длины, подвешенные на общей горизонтальной нити или легком стержне. Так как длина маятников одинакова, то и их собственные частоты колебаний также равны. Период колебаний математического маятника зависит от его длины $l$ по формуле $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$, а частота, соответственно, $\nu = 1/T$. Равенство длин означает равенство собственных частот.

Ход опыта следующий:

1. Один из маятников (назовем его первым) приводят в движение, отклонив от положения равновесия.
2. Второй маятник в этот момент остается неподвижным.
3. Колебания первого маятника через общую опору (нить) передаются второму маятнику, заставляя его совершать вынужденные колебания. Эта опора действует как слабая связь между маятниками.
4. Поскольку частота вынуждающей силы (то есть частота колебаний первого маятника) совпадает с собственной частотой второго маятника, наблюдается резонанс. Амплитуда колебаний второго маятника начинает быстро увеличиваться.
5. При этом энергия колебаний переходит от первого маятника ко второму, и амплитуда колебаний первого маятника постепенно уменьшается, вплоть до почти полной остановки.
6. После этого процесс идет в обратном направлении: второй маятник, раскачавшись, становится источником колебаний для первого, и тот снова начинает увеличивать свою амплитуду, а второй — затухать. Этот процесс передачи энергии повторяется.

Таким образом, опыт наглядно показывает, как при совпадении частот происходит эффективная передача энергии от одной колебательной системы к другой.

Ответ: Опыт проводился с целью демонстрации явления резонанса. Для этого один из двух маятников одинаковой длины приводили в движение. Из-за совпадения их собственных частот второй маятник начинал сильно раскачиваться, забирая энергию у первого, что и является проявлением резонанса.

2. Явление, наблюдаемое в этом опыте и описанное в первом пункте, называется резонансом.

Суть явления резонанса заключается в резком увеличении амплитуды вынужденных колебаний системы, которое происходит, когда частота внешней периодической силы (вынуждающая частота) совпадает с собственной (резонансной) частотой колебаний этой системы.

В данном опыте первый колеблющийся маятник является источником внешней периодической силы для второго маятника. Второй маятник — это колебательная система. Так как их длины равны, то и их собственные частоты колебаний одинаковы. Когда первый маятник колеблется, он через общую опору передает второму маятнику импульсы с частотой, равной его собственной. Поскольку эта частота совпадает с собственной частотой второго маятника, каждый последующий импульс приходит в нужный момент (в фазе с уже начавшимися колебаниями), сообщая ему дополнительную энергию и увеличивая его амплитуду.

Ответ: Это явление — резонанс. Оно заключается в резком возрастании амплитуды вынужденных колебаний, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.