Номер 2, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какие колебания называют свободными? Вынужденными?

Свободные колебания

Свободными (или собственными) колебаниями называют колебания, которые происходят в системе под действием её внутренних сил после того, как система была выведена из положения равновесия. После первоначального воздействия система предоставляется самой себе, и на неё не действуют никакие внешние периодические силы, поддерживающие колебания.

Ключевые особенности свободных колебаний:
1. Частота свободных колебаний называется собственной частотой системы и зависит только от её внутренних свойств. Например, для математического маятника собственная циклическая частота определяется его длиной $l$ и ускорением свободного падения $g$ по формуле $ω_0 = \sqrt{g/l}$. Для пружинного маятника она зависит от массы груза $m$ и жёсткости пружины $k$: $ω_0 = \sqrt{k/m}$.
2. В любой реальной физической системе всегда присутствует трение или сопротивление среды. Из-за этого механическая энергия системы постепенно уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию. Поэтому свободные колебания всегда являются затухающими — их амплитуда со временем убывает.
Примерами свободных колебаний могут служить: колебания груза, подвешенного на пружине, после его однократного смещения; колебания струны музыкального инструмента после того, как её щипнули; колебания маятника часов после начального толчка.

Ответ: Свободные колебания — это затухающие колебания, которые совершает система под действием внутренних сил с собственной, характерной для этой системы частотой, после выведения её из состояния равновесия.

Вынужденные колебания

Вынужденными колебаниями называют незатухающие колебания, которые совершает система под действием внешней, периодически изменяющейся силы, называемой вынуждающей силой. Эта внешняя сила постоянно компенсирует потери энергии в системе, вызванные трением.

Ключевые особенности вынужденных колебаний:
1. Частота вынужденных колебаний всегда равна частоте вынуждающей силы. Система как бы "подчиняется" внешнему воздействию и колеблется с его частотой, а не со своей собственной.
2. Амплитуда вынужденных колебаний в установившемся режиме остаётся постоянной. Она зависит от амплитуды и частоты вынуждающей силы, а также от параметров самой колебательной системы.
3. Особый интерес представляет явление резонанса. Резонанс — это резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний, когда частота вынуждающей силы $ω$ приближается к собственной частоте колебательной системы $ω_0$.
Примерами вынужденных колебаний являются: колебания ребёнка на качелях, которого периодически подталкивают; вибрация мембраны динамика под действием переменного электрического тока; колебания поршня в двигателе внутреннего сгорания.

Ответ: Вынужденные колебания — это незатухающие колебания, происходящие в системе под действием внешней периодической силы с частотой, равной частоте этой силы.