Упражнение 29 ГДЗ 9 класс (Физика)
Ha рисунке 67 изображён шарик на нити, колеблющийся без трения между точками A и В. Находясь в точке By этот маятник обладает потенциальной энергией, равной 0,01Дж относительно горизонтали1, принятой за нулевой уровень отсчёта потенциальной энергии. Чему равна: а) потенциальная энергия шарика в точках A и О; б) кинетическая энергия шарика в точках B,O и А; в)полная механическая энергия шарика в точках By Dy О, C и А?
Рассмотрите рисунок 56 и скажите, какие из тел способны совершать: свободные колебания; вынужденные колебания. Ответ обоснуйте.
Могут ли происходить: а) вынужденные колебания в колебательной системе; б) свободные колебания в системе, не являющейся колебательной? Приведите примеры.
• Задача 1
Направление движения маятника Сила упругости Fупрр Скорость v Потенциальная энергия Еп Кинетическая энергия Ек Полная механическая энергия
В реальных условиях В идеальных условиях
От В к О Уменьшается Увеличивается Уменьшается Увеличивается Уменьшается Постоянна
От О к А Увеличивается Уменьшается Увеличивается Уменьшается Уменьшается Постоянна
От А к О Уменьшается Увеличивается Уменьшается Увеличивается Уменьшается Постоянна
От О к В Увеличивается Уменьшается Увеличивается Уменьшается Уменьшается Постоянна
• Задача 2
а) Так как точка А находится на такой же высоте, что и точка В, то Еп = 0,01Дж
Так как точка О находится на нулевой высоте, то Еп = 0
б) Кинетическая энергия шарика в точке В равняется нулю, так как шарик в этой точке останавливается
Кинетическая энергия в точке О равняется 0,01 Дж, так как в этой точке вся потенциальная энергия переходит в кинетическую.
в) Полная механическая энергия во всех точках одинакова по закону сохранения энергии
• Задача 3
Свободные колебания: б, г, е, так как при выведении тел из положения равновесия возникает сила, направленная к положению равновесия.
Вынужденные колебания могут совершать все без исключения тела, изображенные на этом рисунке
• Задача 4
а) Могут. Например, колебания ветки дерева под действием ветра, раскачивание качелей
б) Не могут, т.к. свободные колебания могут происходить только в колебательной системе
Решение
1) При движении пружинного маятника от точки к точке меняются так:
| Направление движения маятника | Сила упругости $$F_{\text{упр}}$$ | Скорость $$v$$ | Потенциальная энергия $$E_{\text{п}}$$ | Кинетическая энергия $$E_{\text{к}}$$ | Полная механическая энергия в реальных условиях | Полная механическая энергия в идеальных условиях |
|---|---|---|---|---|---|---|
| От $$B$$ к $$O$$ | уменьшается | увеличивается | уменьшается | увеличивается | уменьшается | постоянна |
| От $$O$$ к $$A$$ | увеличивается | уменьшается | увеличивается | уменьшается | уменьшается | постоянна |
| От $$A$$ к $$O$$ | уменьшается | увеличивается | уменьшается | увеличивается | уменьшается | постоянна |
| От $$O$$ к $$B$$ | увеличивается | уменьшается | увеличивается | уменьшается | уменьшается | постоянна |
2) Полная механическая энергия шарика сохраняется:
$$E_{\text{полн}}=E_{\text{к}}+E_{\text{п}}=0{,}01\ \text{Дж}.$$
а) В точках $$A$$ и $$B$$ шарик находится на одной высоте, значит
$$E_{\text{п}A}=E_{\text{п}B}=0{,}01\ \text{Дж}, \qquad E_{\text{п}O}=0.$$
б) В крайних точках $$A$$ и $$B$$ скорость равна нулю, поэтому
$$E_{\text{к}A}=E_{\text{к}B}=0.$$
В точке $$O$$ потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую:
$$E_{\text{к}O}=0{,}01\ \text{Дж}.$$
в) Во всех точках полная механическая энергия одинакова:
$$E_{\text{полн}A}=E_{\text{полн}B}=E_{\text{полн}O}=E_{\text{полн}C}=E_{\text{полн}D}=0{,}01\ \text{Дж}.$$
3) Свободные колебания совершают тела $$б,\,г,\,е$$, так как после отклонения от положения равновесия на них действует возвращающая сила.
Вынужденные колебания могут совершать все тела, изображённые на рисунке, если на них действует внешняя периодическая сила.
4) а) Да, могут. Например, колебания ветки дерева под действием ветра, раскачивание качелей.
б) Нет, свободные колебания возможны только в колебательной системе.
Ответ: 1) таблица заполнена как указано выше; 2) $$E_{\text{п}A}=E_{\text{п}B}=0{,}01\ \text{Дж}$$, $$E_{\text{п}O}=0$$, $$E_{\text{к}A}=E_{\text{к}B}=0$$, $$E_{\text{к}O}=0{,}01\ \text{Дж}$$, $$E_{\text{полн}}=0{,}01\ \text{Дж}$$ во всех точках; 3) свободные колебания — $$б,\,г,\,е$$; 4) а) да; б) нет.
