Номер 2, страница 163 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 32. § 33. Резонанс. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 2, страница 163.

2. Вода, которую мальчик несёт в ведре, начинает сильно расплёскиваться. Мальчик меняет темп ходьбы (или просто «сбивает ногу»), и расплёскивание прекращается. Почему так происходит?

Решение

Данное явление объясняется физическим понятием резонанса. У любой колебательной системы, которой в нашем случае является вода в ведре, существует своя собственная (или естественная) частота колебаний. Эта частота зависит от параметров системы, в данном случае — от размеров ведра и уровня воды в нём.

Ходьба мальчика представляет собой периодическое воздействие на ведро, заставляя его и воду в нём совершать вынужденные колебания. Частота этих вынужденных колебаний (вынуждающая частота) определяется темпом ходьбы мальчика (количеством шагов в единицу времени).

Когда мальчик подбирает определённый темп, может случиться так, что частота его шагов (вынуждающая частота, $f_{вын}$) совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре ($f_0$). В этом случае ($f_{вын} \approx f_0$) наступает резонанс. Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний. Из-за этого вода начинает раскачиваться всё сильнее и сильнее, достигая краёв ведра и выплёскиваясь наружу.

Чтобы прекратить сильное расплёскивание, необходимо выйти из условия резонанса. Мальчик интуитивно это и делает: он меняет темп ходьбы («сбивает ногу»). При этом изменяется вынуждающая частота $f_{вын}$. Она перестаёт совпадать с собственной частотой колебаний воды $f_0$. В результате резонанс разрушается, амплитуда колебаний воды резко уменьшается, и она перестаёт выплёскиваться.

Ответ: Сильное расплёскивание воды является следствием резонанса, который возникает, когда частота шагов мальчика совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре. Изменение темпа ходьбы нарушает это совпадение частот, что приводит к прекращению резонанса и, как следствие, расплёскивания.