Ответы на вопросы §30 ГДЗ 9 класс (Физика)

Где быстрее прекратятся колебания маятника — в воздухе или в воде? Почему? (Начальный запас энергии в обоих случаях одинаков.)
Могут ли свободные колебания быть незатухающими? Почему? Что необходимо делать для того, чтобы колебания были незатухающими? Что можно сказать о частоте установившихся вынужденных колебаний и частоте вынуждающей силы? Могут ли тела, не являющиеся колебательными системами, совершать вынужденные колебания? Приведите примеры. До каких пор происходят вынужденные колебания?
• Вопрос 1.
При отсутствии потерь энергии, по закону сохранения энергии она остается постоянной.
• Вопрос 2.
В реальных условиях амплитуда колебании будет уменьшаться до полного прекращения колебании. Это происходит в результате потери энергии, которая расходуется на совершение работы по преодолению сопротивления воздуха, сил трения и т.п., и переходит во внутреннюю энергию.
• Вопрос 3.
Сила сопротивления в воздухе меньше, чем в воде из-за меньшей плотности среды, поэтому колебания в воздухе длительнее колебании в воде.
• Вопрос 4.
Вследствие того, что при совершении колебании всегда будет происходить потеря энергии, свободные колебания могут быть только затухающими.
• Вопрос 5.
Частота установившихся вынужденных колебании и частота вынуждающей силы равны.
• Вопрос 6.
Игла швейной машины, поршни в двигателе, лопасти ветряной мельницы и т.п. совершают вынужденные колебания.
• Вопрос 7.
Вынужденные колебания являются незатухающими и будут происходить до тех пор, пока действует вынуждающая сила.

Решение

1. При отсутствии потерь энергии полная механическая энергия маятника в любой момент времени остаётся постоянной. Это следует из закона сохранения энергии.

2. В реальных условиях амплитуда свободных колебаний с течением времени уменьшается и колебания постепенно прекращаются. Причина — потери энергии на преодоление сопротивления среды и трения; эта энергия переходит во внутреннюю энергию.

3. Быстрее колебания маятника прекратятся в воде, потому что сила сопротивления в воде больше, чем в воздухе.

4. Свободные колебания в реальных условиях не могут быть незатухающими, так как при каждом колебании часть энергии теряется. Чтобы колебания были незатухающими, нужно постоянно восполнять эти потери, то есть периодически или непрерывно подводить энергию к системе.

5. Частота установившихся вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы.

6. Вынужденные колебания могут совершать и тела, не являющиеся колебательными системами. Например: игла швейной машины, поршень двигателя, лопасти ветряной мельницы.

7. Вынужденные колебания происходят до тех пор, пока действует вынуждающая сила.