Номер 3, страница 163 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 33. Резонанс. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 3, страница 163.

3. К каким колебаниям — свободным или вынужденным — применимо понятие резонанса?

К каким колебаниям — свободным или вынужденным — применимо понятие резонанса?

Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды установившихся вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты $ \omega $ внешней периодической силы к собственной (резонансной) частоте $ \omega_0 $ колебательной системы.

Свободные колебания совершаются системой после однократного выведения её из положения равновесия. Они происходят на собственной частоте системы $ \omega_0 $ и, как правило, являются затухающими. Для них отсутствует внешняя периодическая сила, частоту которой можно было бы изменять.

Вынужденные колебания происходят под действием внешней, периодически изменяющейся силы. Именно в этом случае система колеблется с частотой внешней силы $ \omega $, и можно наблюдать явление резонанса, когда $ \omega \approx \omega_0 $.

Таким образом, понятие резонанса применимо исключительно к вынужденным колебаниям, так как оно описывает отклик системы на внешнее воздействие определенной частоты.

Ответ: Понятие резонанса применимо к вынужденным колебаниям.

4. Приведите примеры,

Явление резонанса широко распространено в природе и технике. Вот несколько примеров:

• Раскачивание качелей: Чтобы сильно раскачать качели, человек интуитивно подталкивает их с частотой, равной их собственной частоте колебаний. Небольшие, но периодические усилия, приложенные в нужный момент (в резонанс), приводят к значительному увеличению амплитуды качания.
• Резонанс в акустике и музыке: Корпус гитары или скрипки (дека) резонирует с колебаниями струн. Это усиливает звук и обогащает его обертонами, придавая инструменту характерный тембр. Аналогично, столб воздуха в духовых инструментах резонирует на определенных частотах, создавая музыкальные ноты.
• Настройка радиоприемника: Входной колебательный контур радиоприемника настраивается так, чтобы его собственная частота совпала с частотой несущей волны нужной радиостанции. В результате в контуре возникает резонанс: сигнал этой станции резко усиливается, а сигналы других станций, имеющих иные частоты, остаются слабыми.
• Разрушение мостов: Одним из самых известных примеров является обрушение Такомского моста в США в 1940 году. Ритмичные порывы ветра создали внешнюю силу, частота которой совпала с собственной частотой крутильных колебаний моста. Это вызвало резонанс, амплитуда колебаний катастрофически выросла, и мост разрушился. По этой причине воинским подразделениям приказывают «сбить шаг» при прохождении по мостам.
• Микроволновая печь: Нагрев продуктов происходит благодаря резонансу. Частота электромагнитного излучения (микроволн) в печи подобрана так, чтобы она совпадала с собственной частотой колебаний молекул воды. Молекулы воды в пище начинают интенсивно колебаться, поглощая энергию волн, что приводит к быстрому нагреву.

Ответ: Примерами резонанса являются раскачивание качелей, усиление звука в музыкальных инструментах, настройка радиоприемника, резонансное разрушение сооружений (например, мостов), нагрев пищи в микроволновой печи.