Номер 3, страница 113 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 24. Математический и пружинный маятники. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 113.

Условие.

3. Какие колебания называют свободными?

Решение.

Свободными колебаниями называют такие колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил после того, как система была выведена из состояния устойчивого равновесия и предоставлена самой себе. Для возникновения свободных колебаний необходимо, чтобы при отклонении тела от положения равновесия возникала сила, стремящаяся вернуть его в это положение (возвращающая сила), и чтобы система обладала инерцией.

Основные свойства свободных колебаний:

• Они происходят в отсутствие внешних периодических воздействий. Система получает начальный запас энергии (например, за счет смещения или толчка), которая затем переходит из потенциальной в кинетическую и обратно.

• Частота свободных колебаний называется собственной (или резонансной) частотой колебательной системы. Она зависит только от параметров самой системы. Например, для пружинного маятника собственная циклическая частота определяется его массой $\text{m}$ и жесткостью пружины $\text{k}$: $ \omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}} $. Для математического маятника она зависит от его длины $\text{l}$ и ускорения свободного падения $\text{g}$: $ \omega_0 = \sqrt{\frac{g}{l}} $.

• В реальных физических системах всегда присутствуют силы трения или сопротивления среды. Из-за этого механическая энергия системы постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний. Такие свободные колебания называются затухающими. В идеализированной модели (без трения) свободные колебания являются незатухающими и гармоническими, то есть их можно описать функцией синуса или косинуса, и они продолжались бы бесконечно.

Примерами свободных колебаний могут служить: качели, которые раскачали и отпустили; груз на пружине, который оттянули и отпустили; струна гитары, которая звучит после щипка.

Ответ: Свободные колебания — это колебания, происходящие в системе только под действием внутренних сил (возвращающей силы) после однократного выведения её из положения равновесия. Они совершаются с собственной частотой, определяемой параметрами системы, и в реальных условиях всегда являются затухающими.