Номер 4, страница 163 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 33. Резонанс. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 4, страница 163.

4. Приведите примеры, показывающие, что в одних случаях резонанс может быть полезным явлением, а в других — вредным.

Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое происходит, когда частота внешнего периодического воздействия совпадает с собственной (резонансной) частотой колебательной системы. Это явление может быть как полезным, так и вредным.

Примеры полезного резонанса

В тех случаях, когда необходимо усилить колебания, резонанс оказывается чрезвычайно полезным.

1. Музыкальные инструменты. Корпуса струнных инструментов (например, гитары, скрипки) и столбы воздуха в духовых инструментах специально конструируют так, чтобы они резонировали с колебаниями струн или воздушного потока. Этот резонанс значительно усиливает громкость звука и обогащает его обертонами, придавая характерный тембр.

2. Радиосвязь. Настройка радиоприемника на определенную станцию — это, по сути, настройка колебательного контура приемника в резонанс с частотой электромагнитной волны, излучаемой передатчиком этой станции. Благодаря резонансу слабый сигнал нужной станции многократно усиливается, что позволяет выделить его на фоне сигналов других радиостанций.

3. Микроволновая печь. Принцип ее работы основан на явлении резонанса. Частота электромагнитного излучения в печи подобрана так, чтобы она совпадала с собственной частотой колебаний молекул воды. В результате молекулы воды в пище начинают интенсивно колебаться, их кинетическая энергия растет, что и приводит к быстрому нагреву продукта.

Примеры вредного резонанса

В других ситуациях резонанс может приводить к нежелательным и даже катастрофическим последствиям.

1. Разрушение мостов и зданий. Если частота внешних периодических воздействий (например, порывов ветра, шагов идущих в ногу солдат, сейсмических волн) совпадает с собственной частотой колебаний инженерного сооружения, может возникнуть резонанс. Амплитуда колебаний конструкции резко возрастает, что может привести к ее разрушению. Хрестоматийным примером является обрушение Такомского моста в США в 1940 году из-за ветрового резонанса. По этой же причине войсковым подразделениям приказывают "сбить шаг" при движении по мостам.

2. Вибрации в технике. Вращающиеся части машин и механизмов (валы двигателей, турбины, колеса автомобиля) могут иметь некоторый дисбаланс. При определенных скоростях вращения частота вынужденных колебаний, вызванных дисбалансом, может совпасть с собственной частотой колебаний какой-либо части механизма. Возникающий резонанс приводит к сильным вибрациям, которые вызывают повышенный шум, ускоренный износ и могут стать причиной поломки.

Ответ: Резонанс является полезным, когда необходимо усилить колебания: например, в музыкальных инструментах для усиления звука, в радиоприемниках для выделения сигнала нужной станции, в микроволновых печах для быстрого нагрева пищи. Вредным резонанс оказывается, когда неконтролируемое увеличение амплитуды колебаний приводит к разрушениям: например, при обрушении мостов под действием ветра или при разрушении зданий во время землетрясений, а также при возникновении сильных вибраций в различных механизмах, ведущих к их поломке.