Колебания и волны

Решебник к сборнику задач по физике для 7- 9 классов, Перышкин А.В.

1716.Какие колебания из следующих примеров будут свободными?
а) колебания маятника часов;
б) колебание троллейбусных проводов после проезда троллейбуса;
в) колебание тронутой гитарной струны;
г) колебание крыльев колибри;
д) колебание голосовых связок при речи и пении;
е) колебание языка колокола при толчке.

 

1717. Груз, колеблющийся на пружине, за 10 с совершил 35 колебаний. Найдите период и частоту колебаний груза.

 

1718. Маятник за 1 мин совершил 300 колебаний. Чему равен период колебаний маятника? Какова частота колебаний?

 

1719. Материальная точка колеблется с частотой v=30 кГц. Определите период колебаний точки и число колебаний в минуту.

 

1720. Период колебаний крыльев стрекозы 5 мс. Муха машет крылышками с частотой 600 Гц. Какое насекомое делает больше взмахов крыльями за 1 мин? На сколько больше?

 

1721. За нектаром пчела летит со скоростью v1 = 8 м/с и машет крылышками с частотой v1 =440 Гц. Обратно, неся нектар, она летит со скоростью v2 =5м/с, и ее крылья колеблются с частотой v2 =320 Гц. Расстояние от улья до цветочного поля s=600 м. При полете в каком направлении пчела сделает больше взмахов крыльями и на сколько?

 

1722. Точка на натянутом проводе колеблется с частотой 1 кГц. Амплитуда колебаний точки 1 мм. Какой путь пройдет точка за 0,2 с? (Колебания считаем незатухающими).

 

1723. Два одинаковых грузовика на одинаковых пружинах колеблются по вертикали с одинаковыми периодами. Второй маятник начинает колебаться с опоздание:
1) на период;
2) на полпериода;
В каких фазах колеблются маятники? Как направлены скорости этих маятников относительно друг друга в любой момент времени

 

1724*. На рисунке 234 каждый маятник показан в момент наибольшего отклонения от положения равновесия. В каких фазах колеблются маятники на рисунке а? на рисунке б? В каком из приведенных случаев маятники колеблются в противофазе?

 1725. Опишите характер движения колеблющегося шара на горизонтально расположенной пружине (рис. 235), заполнив следующую таблицу:

 

Как направлено ускорение шара в положениях В и С?
В каких положениях скорость колеблющегося шара на пружине наибольшая? В каких наименьшая? Этот же вопрос решите относительно ускорения?

 

1726. Опишите характер движения маятника (рис. 236), заполнив следующую таблицу:

Как направлено ускорение движения маятника в точках В и С? В каких положениях маятника скорость его движения наибольшая? в каких наименьшая? В каких положениях маятника ускорение его движения наибольшее?

 

1727. Под действием какой силы маятник весом 1 Н при отклонении его от положения равновесия на 45° начинает возвращаться к положению равновесия?

 

1728. Период колебания зубила пневматического молотка равен 0,02 сек. Чему равна частота колебаний? Колебания зубила считать гармоническими.

 

1729. При движении поезда колесо шатунно-кривошипного механизма делает 1200 оборотов за 5 минут. Определить частоту колебаний поршня в цилиндре паровоза, считая их гармоническими.

 

1730. На рисунке 237 приведен график колебаний. Какова амплитуда, период и частота колебаний?

1731. Сравните амплитуды, периоды и частоты колебаний, графики которых приведены на рисунке 238.

 

 1732. Как привести в колебание пружинные весы, сообщив им:
а) потенциальную энергию;
б) кинетическую энергию?

 

1733*. Шарик массой 0,64 кг закреплен на пружине жесткостью 0,4 кН/м. На сколько надо растянуть пружину от положения равновесия, чтобы шарик проходил положение равновесия со скоростью 1 м/с?

 

1734*. Шарик массой 0,2 кг закреплен на пружине жесткостью 200 Н/м. Амплитуда колебаний шарика равна 4 см. С какой скоростью шарик проходит положение равновесия?

 

1735*. Шарик колеблется на пружине жесткостью 50 Н/м с максимальной скоростью 1 м/с и амплитудой колебаний 6 см. Какова масса шарика?

 

1736*. Два одинаковых груза колеблются на пружинах. Первый груз колеблется на пружине, имеющей жесткость в 5 раз больше, чем жесткость второй пружины, на которой колеблется второй груз. Какую из пружин надо растянуть больше и во сколько раз, чтобы в момент прохождения положения равновесия скорости грузов были одинаковыми?

 

1737*. Шар массой 300 г колеблется с амплитудой 6 см на пружине жесткостью 200 Н/м. Найдите:
а) полную механическую энергию;
б) потенциальную энергию в точке с координатой 2 см;
в) кинетическую энергию в точке с координатой 2 см;
г) скорость шара в точке с координатой 2 см.

 

1738. На рисунке 239 изображены четыре маятника одинаковой массы на закрепленной железной спице. Если толкнуть первый маятник, в каком возможен резонанс?

1739. Как можно добиться максимального отклонения маятника, прилагая минимальную силу?

1740. Найдите длину математического маятника, период колебания которого на широте Москвы равен 1 с (g=9,81 м/с2 ).

 

1741. Чему должно быть равно ускорение силы тяжести, чтобы маятник длиной 1 м колебался с периодом в 2 с?

 

1742. Определите длину маятника с периодом колебаний в 1 с, если он находится:
а) на Луне (gл =160 см/с2);
б) на Марсе (gm =360 см/с2).

 

1743. Сколько аз за период колебания маятника потенциальная энергия переходит в кинетическую и, наоборот, кинетическая – в потенциальную?

1744. В какие моменты кинетическая энергия колеблющегося маятника равна его потенциальной энергии?

 

1745. Определите высоту подъема металлического шара, подвешенного на нити, если скорость его движения через положение равновесия равна 140 см/с.

 

1746. Маятник длиной 1м качается так, что угол наибольшего отклонения его равен 30°. В момент прохождения им положения равновесия нить его зацепилась за гвоздь на середине ее длины. Определите наибольший угол отклонения укороченного маятника.

 1747. Чтобы автомобиль выехал из ямы с грязью, его раскачивают, ритмично толкая в одном направлении. В какие моменты надо толкать машину?

1748. Каждый спортсмен, прежде чем начать прыгать на батуте, раскачивает его в определенном ритме. От чего зависит эта частота?

1749. Период собственных вертикальных колебаний вагона T=0,6 с, а длина рельса l=15 м. При какой скорости движения поезда амплитуда вертикальных колебаний вагона будет наибольшей?

 

1750. Верно ли утверждение:
а) всякий звук – это колебание;
б) всякое колебание звучит?
а) Звук — распространение механических колебаний в среде.
б) Нет, так в вакууме колебания не вызывают звук.

1751. Почему понижается высота звука электродрели, когда она входит в стену?

1752. Как по жужжанию определить, кто в полете чаще машет крыльями: муха или комар?

1753. Судья соревнований по бегу стоит на финише. Когда он должен пустить в ход свой секундомер: когда увидит вспышку выстрела из старого пистолета или услышит выстрел?

1754. Если одну половину камертона закрыть стаканом, камертон будет звучать громче. Почему?

1755. Почему при некоторой скорости трамвая начинают дребезжать его оконные стекла?
При определенной скорости трамвая, его колебания совпадают с колебаниями стекол и они резонируют в следствии чего его стекла начинают дребезжать.

1756. Почему в комнате магнитофон звучит громче, чем на улице?
На улице звук распространяется свободно, а в комнате звук отражается от стен и увеличивается.

1757. Почему в пустом классе звук слышен громче?
В пустом классе нет продуктов поглощения, либо создающих другие звуки, вследствие этого исходный звук слышен громче.

1758. Может ли возникнуть эхо в пустыне?
Эхо – волна, отраженная от препятствия и пускаемая наблюдателем.
Т.к. в пустыне не от чего отражаться, следовательно и эха не будет.

1759. Какие колебания называют инфразвуком?
Инфразвук – волны с частотами, меньшими тех, которые вопринимает ухо человека.
Инфразвук имеет колебания с частотой 0,001 Гц – 16,25 Гц.

1760. Какие колебания называют звуковыми?
Колебания, которые способен воспринять человек, называют звуковыми (частота от 16,25 Гц до 25 кГц).

1761. Для контроля качества алюминиевых отливок применяется генератор ультразвука. Какова длина волны, возбуждаемой им в отливке при частоте 10 МГц, если скорость звука в алюминии 5100 м/с?

1762. Волна распространяется со скоростью 300 м/с, частота колебаний 260 Гц. Определите расстояние между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах.

 

1763. Какова частота ударов морских волн о корпус лодки, если скорость распространения волн 3 м/с, а расстояние между ближайшими гребнями волн в море 5м?

 

1764. Морские волны распространяются со скоростью 5 м/с, расстояние между соседними гребнями 2 м. Найдите период и частоту колебаний бакена.

 

1765. За время наблюдения 15 с прошло 6 гребней волн. Каков период колебаний частиц воды?

 

1766. За 10 с буй совершил на волнах 20 колебаний, расстояние между соседними гребнями волн 1,2 м. Найдите скорость растпространения волн.

 

1767. По озеру прошел катер. Волна от него дошла до берега за 1,5 мин, расстояние между соседними гребнями 2 м, а время между двумя последовательными ударами волн о берег – 3 с. Определите расстояние от берега до катера.

 

1768. В полный штиль с корабля уронили мешок с песком. Гуляющие на набережной заметили, что волна дошла до берега за 50 с, расстояние между соседними гребнями волн 0,5 м, и за 5 с было 20 ударов о набережную. Как далеко от берега находился корабль?

 

1769. Человек, находящийся на расстоянии 3300 м от пушки, услышал звук выстрела через 10 с после вспышки. Какова скорость звука в воздухе?

 

1770. Снаряд вылетел из дула орудия пол углом 45° к горизонту с начальной скоростью 900 м/с. Через какое время артиллерист услышит звук разрыва снаряда, если скорость звука в воздухе 340 м/с? (Сопротивление воздуха не учитывать).

 

1771. Наблюдатель, стоя на расстоянии 200 м от отверстия скалы, хлопнул в ладоши. Через сколько времени он услышит эхо? Скорость распространения звука принять равной 340 м/сек.

 

1772. Два последовательных звука ощущаются нами раздельно лишь в том случае, если они разделены промежутком не менее 0,1 секунды. Определите наименьшее расстояние до преграды, на котором наблюдатель сможет слышать эхо. Скорость звука в воздухе принять равной 340 м/сек.

 

1773. Охотник услышал эхо произведенного им выстрела через 4,5 секунды. На каком расстоянии находится поверхность, отражающая звук?

 

1774. Определите длину волны звука в воздухе при 0°С самого низкого (29 Гц) и самого высокого (4250 Гц) тона рояля.

 

1775. Скорость звука в чугуне была определена впервые в Париже следующим образом. Из чугунной водопроводной трубы была выпущена вода; у одного конца трубы производился удар в колокол; у другого конца наблюдатель слышал два звука: сначала один, пришедший по чугуну, потом другой, пришедший по воздуху. Длина трубы была 931 м, а промежуток времени между приходом звуков был равен 2,5 с. Найдите отсюда скорость звука в чугуне; скорость звука в воздухе принять равной 340 м/с.

 

1776. На некотором расстоянии от корабля в воде был произведен взрыв. Приборы корабля зарегистрировали в воде звук взрыва на 30 с раньше, чем в воздухе. На каком расстоянии от корабля произошел взрыв? Скорость звука в воде 1540 м/с, в воздухе 340 м/с.

 

1777. Скорость звука в воздухе равна 340 м/с. На каком расстоянии от стены должен находиться человек, чтобы слышать раздельно основной и отраженный от стены звук, если звуковое ощущение сохраняется у человека примерно 0,1 ?

 

1778. Скорость распространения ультразвука приблизительно 1500 м/с. Какова измеряемая глубина моря, если сигнал ультразвукового эхолота возвратился через 0,5 с после выхода?