Решебник по физике 9 класс Перышкин ФГОС §33

Резонанс

Стр. 163

Вопросы после параграфа

1. На рисунке 113 изображены два маятника, висящие на общем шнуре. Длина маятника 2 неизменна, этой длине соответствует определенная частота свободных колебаний (т.е. собственная частота маятника). Длину маятника 1 можно менять, в соответствии с чем меняется и его собственная частота. Если отклонить маятник 1 от положения равновесия и предоставить его самому себе, то он будет совершать свободные колебания. Это вызовет колебания шнура, в результате чего на маятник 2 через его точки подвеса будет действовать вынуждающая сила, периодически меняющаяся по модулю и направлению с такой же частотой, с которой колеблется маятник 1. Под действием силы маятник 2 начнет совершать вынужденные колебания.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Если постепенно уменьшать длину маятника 1, то частота его колебаний, а значит, и частота изменения вынуждающей силы, действующей на маятник 2, будет увеличиваться, приближаясь к собственной частоте маятника 2. При этом амплитуда установившихся вынужденных колебаний маятника 2 будет возрастать. Она достигнет наибольшего значения, когда длины маятников сравняются, т.е. когда частота v вынуждающей силы совпадет с собственной частотой v₀ маятника 2. Маятники будут колебаться в одинаковых фазах.

Продемонстрирована зависимость амплитуды вынужденных колебаний маятника от частоты изменения вынуждающей силы.

2. Явление резонанса: амплитуда установившихся вынужденных колебаний достигает своего наибольшего значения при условии, что частота v вынуждающей силы равна собственной частоте v₀ колебательной системы.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Понятие резонанса применимо только к вынужденным колебаниям.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4. Пример полезной роли резонанса: тяжелый язык большого колокола можно раскачать, действуя сравнительно небольшой силой с частотой, равной собственной частоте языка.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

   Пример вредной роли резонанса: сильное раскачивание железнодорожного вагона при случайном совпадении его собственной частоты колебаний на рессорах с частотой ударов колес на стыках рельсов, сильное раскачивание пароходов на волнах и многие другие явления.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Упражнение 32

1. А) маятники 1, 2 и 4 будут совершать вынужденные колебания.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

   Б) T = 2π\(\sqrt{\frac{l}{g}}\) , значит, v = \(\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{g}{l}}\) . Поэтому, чем больше длина маятника, тем меньше собственная частота маятника:

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

   - собственная частота маятника 1 равна собственной частоте маятника 3;

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

   - собственная частота маятника 2 больше собственной частоты маятника 3;

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

   - собственная частота маятника 4 меньше собственной частоты маятника 3.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

В) маятник 1 колеблется в резонанс с маятником 3, так как длины шнуров одинаковы.

2. Амплитуда колебаний в ведре резко возросла из–за совпадения частоты воздействия на систему с собственной частотой системы, т.е. в результате резонанса. Когда мальчик меняет темп ходьбы, то меняет и вынуждающую силу. Расплескивание прекращается.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Период колебаний качелей: T = \(\frac{1}{v}\) = \(\frac{1}{0,5}\) = 2 с, значит, чтобы раскачать их как можно сильнее, нужно подталкивать их в одну сторону каждые 2 с.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал