Номер 4, страница 198 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 10. Механические колебания и волны. Параграф 44. Акустический резонанс - номер 4, страница 198.

Условие.

4. Почему не звучит камертон, возбуждаемый стоящим рядом таким же камертоном, если к одной из ветвей первого камертона прикреплен кусочек пластилина?

Решение.

Это явление объясняется физическим явлением резонанса. Резонанс возникает, когда частота внешнего воздействия (вынуждающая частота) совпадает с собственной (резонансной) частотой колебательной системы. В этом случае амплитуда колебаний системы резко возрастает.

Изначально два одинаковых камертона имеют одинаковые собственные частоты колебаний. Когда один камертон (источник) звучит, он создает звуковые волны, распространяющиеся в воздухе. Частота этих волн равна собственной частоте камертона-источника. Когда эти волны достигают второго камертона (приемника), они заставляют его колебаться. Поскольку частоты совпадают, возникает резонанс, и второй камертон тоже начинает отчетливо звучать, поглощая энергию от первого.

Когда к одной из ветвей первого камертона прикрепляют кусочек пластилина, его масса увеличивается. Собственная частота колебаний любого тела зависит от его массы и упругости. Для гармонического осциллятора собственная частота $\text{f}$ связана с массой $\text{m}$ и коэффициентом жесткости $\text{k}$ соотношением $f = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}$. Из этой формулы видно, что с увеличением массы $\text{m}$ собственная частота колебаний $\text{f}$ уменьшается.

Таким образом, первый камертон с пластилином теперь колеблется с новой, более низкой частотой. Звуковые волны, которые он излучает, также имеют эту пониженную частоту. Эта новая частота больше не совпадает с собственной частотой второго, неизмененного камертона. Условие резонанса нарушается, поэтому эффективной передачи энергии от первого камертона ко второму не происходит, и второй камертон не начинает звучать.

Ответ: Кусочек пластилина увеличивает массу ветви первого камертона, что приводит к уменьшению его собственной частоты колебаний. В результате частота звука, издаваемого первым камертоном, перестает совпадать с собственной частотой второго камертона. Из-за отсутствия совпадения частот явление резонанса не возникает, и второй камертон не возбуждается.