Номер 6, страница 193 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 10. Механические колебания и волны. Параграф 42. Превращение энергии при колебаниях - номер 6, страница 193.

Условие.

6. Сколько раз за время, равное периоду колебаний, происходит полное пре-образование энергии маятника из одного вида в другой?

Решение.

Решение

Рассмотрим один полный период колебаний $\text{T}$ идеального маятника, например, математического или пружинного. В процессе колебаний происходит непрерывное превращение потенциальной энергии $E_п$ в кинетическую $E_к$ и обратно. Полное преобразование одного вида энергии в другой происходит в моменты, когда один вид энергии достигает своего максимального значения, а другой становится равным нулю.

Проследим за изменением энергии в течение одного периода:

1. В начальный момент времени ($t = 0$), когда маятник находится в точке максимального отклонения, его скорость равна нулю. Вся энергия маятника является потенциальной ($E_п = max$, $E_к = 0$).
2. Через четверть периода ($t = T/4$) маятник проходит положение равновесия. В этой точке его скорость максимальна, а потенциальная энергия минимальна (равна нулю). Происходит первое полное преобразование энергии: вся потенциальная энергия перешла в кинетическую ($E_к = max$, $E_п = 0$).
3. Через половину периода ($t = T/2$) маятник достигает другого крайнего положения. Его скорость снова становится равной нулю, и вся кинетическая энергия преобразуется обратно в потенциальную. Это второе полное преобразование ($E_п = max$, $E_к = 0$).
4. Через три четверти периода ($t = 3T/4$) маятник опять проходит положение равновесия, но движется в обратном направлении. Потенциальная энергия вновь полностью переходит в кинетическую. Это третье полное преобразование ($E_к = max$, $E_п = 0$).
5. В конце периода ($t = T$) маятник возвращается в исходную точку максимального отклонения. Кинетическая энергия полностью преобразуется в потенциальную. Это четвертое полное преобразование ($E_п = max$, $E_к = 0$).

Таким образом, за один полный период колебаний происходит четыре полных преобразования энергии из одного вида в другой.

Ответ: 4 раза.