Номер 3, страница 182 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 10. Механические колебания и волны. Параграф 38. Свободные колебания. Период и частота колебаний - номер 3, страница 182.

Условие.

3. Какие колебания называют свободными?

Решение.

Какие колебания называют свободными?

Свободными (или собственными) колебаниями называют колебания, которые происходят в системе под действием её внутренних сил после того, как она была выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе. Ключевым свойством таких колебаний является отсутствие внешних периодических сил, которые бы поддерживали колебательный процесс. Система совершает колебания за счет начального запаса энергии, сообщенного ей при выведении из положения равновесия.

Частота, с которой происходят свободные колебания, называется собственной частотой колебательной системы. Эта частота ($ν_0$) и соответствующая ей циклическая частота ($ω_0 = 2πν_0$) зависят только от внутренних параметров самой системы. Например:

• Для пружинного маятника собственная циклическая частота определяется по формуле $ω_0 = \sqrt{\frac{k}{m}}$, где $\text{k}$ – жесткость пружины, а $\text{m}$ – масса груза.
• Для математического маятника (в случае малых колебаний) собственная частота равна $ω_0 = \sqrt{\frac{g}{l}}$, где $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{l}$ – длина нити.

В реальных физических системах всегда присутствуют силы сопротивления (например, трение или сопротивление воздуха). Эти силы приводят к тому, что полная механическая энергия системы постепенно уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию (тепло). В результате амплитуда свободных колебаний со временем убывает. Такие колебания называют затухающими.

В идеализированных моделях, где силами сопротивления пренебрегают, свободные колебания являются незатухающими. В этом случае их амплитуда остается постоянной, а энергия системы сохраняется.

Примерами свободных колебаний являются: колебания качелей после одного толчка, колебания струны гитары после того, как ее дернули, колебания груза, подвешенного на пружине, после его однократного смещения от положения равновесия.

Ответ: Свободные колебания – это колебания, которые совершает система под действием только своих внутренних сил после того, как она была выведена из состояния равновесия.