Номер 2, страница 201 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 10. Механические колебания и волны. Параграф 45. Учет и использование резонанса в быту и в технике - номер 2, страница 201.

Условие.

2. Назовите опасные резонансные явления.

Решение.

Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое происходит, когда частота внешнего периодического воздействия совпадает с собственной (резонансной) частотой системы. В то время как резонанс имеет множество полезных применений, он также может быть причиной катастрофических разрушений и аварий. Ниже перечислены некоторые опасные резонансные явления.

• Разрушение инженерных сооружений (мосты, здания)

  Одним из самых известных примеров является обрушение Такомского моста в США в 1940 году. Умеренный ветер вызвал периодические срывы вихрей (дорожка Кармана), частота которых совпала с собственной частотой крутильных колебаний моста. Это привело к резонансу, амплитуда колебаний моста стала стремительно нарастать, что и привело к его полному разрушению. Подобная опасность существует и для зданий во время землетрясений. Если частота колебаний почвы совпадает с собственной частотой колебаний здания, оно может разрушиться. Именно по этой причине солдатам приказывают сбивать шаг при прохождении по мостам, чтобы избежать создания периодической силы, способной вызвать резонанс.

• Флаттер в авиации

  Флаттер — это опасное явление самовозбуждающихся незатухающих колебаний элементов конструкции летательного аппарата (например, крыла или оперения). Он возникает при достижении определённой скорости полёта, когда аэродинамические силы, упругие силы конструкции и инерционные силы вступают в такое взаимодействие, которое приводит к быстро нарастающим по амплитуде колебаниям. Это явление может привести к разрушению самолёта в воздухе.

• Вибрации и разрушение механизмов

  Вращающиеся части машин и механизмов (валы двигателей, турбины, роторы) могут иметь небольшой дисбаланс. При вращении этот дисбаланс создает периодическую вынуждающую силу. Если частота вращения совпадает с одной из собственных частот колебаний самой машины или её фундамента, возникает резонанс. Сильные вибрации, возникающие при этом, могут привести к быстрому износу подшипников, усталостному разрушению деталей и поломке всего агрегата.

• Акустический резонанс

  Звуковые волны большой мощности могут вызвать резонансные колебания в хрупких объектах. Классический пример — бокал, который может треснуть от голоса оперного певца, если высота звука совпадёт с собственной частотой колебаний бокала. В более крупных масштабах, звук от двигателей ракет или сверхзвуковых самолётов может вызывать резонанс в элементах зданий (например, в оконных стеклах), приводя к их повреждению.

• Резонанс в электрических цепях

  В колебательных контурах, содержащих индуктивность и ёмкость (RLC-цепи), при совпадении частоты внешнего источника с собственной частотой контура возникает электрический резонанс. Это приводит к резкому возрастанию силы тока (при последовательном резонансе) или напряжения (при параллельном резонансе). Такие скачки могут вывести из строя электронные компоненты, если цепь не рассчитана на подобные перегрузки.

Ответ: Опасные резонансные явления включают разрушение мостов и зданий под действием ветра или землетрясений, флаттер в авиации, приводящий к разрушению самолётов, вибрации и поломки механизмов из-за дисбаланса вращающихся частей, а также разрушение объектов под действием мощных звуковых волн и выход из строя электрических цепей из-за резонанса токов или напряжений.