Номер 8, страница 30 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

8. Вода в ведре, которое несет мальчик, начала сильно расплескиваться. Почему расплескивание может прекратиться при изменении темпа ходьбы?

Сильное расплескивание воды в ведре, которое несет мальчик, объясняется физическим явлением, которое называется резонансом.

Рассмотрим это явление подробнее. У любой колебательной системы есть своя, так называемая, собственная частота колебаний. Для воды в ведре эта частота зависит от размеров ведра (в первую очередь от его диаметра) и уровня налитой воды. Если воду в ведре один раз качнуть и оставить в покое, она будет колебаться именно с этой частотой.

Когда мальчик идет, он непроизвольно раскачивает ведро. Его шаги создают периодическую, или вынуждающую, силу, которая действует на ведро и воду в нем. Частота этой силы совпадает с частотой шагов (темпом ходьбы).

Когда частота шагов мальчика (вынуждающая частота) случайно совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре, наступает резонанс. При резонансе амплитуда (размах) колебаний системы резко возрастает. В нашем случае это проявляется в том, что волны на поверхности воды становятся очень большими, и вода начинает сильно расплескиваться.

Чтобы прекратить сильное расплескивание, необходимо выйти из состояния резонанса. Для этого нужно изменить частоту вынуждающей силы так, чтобы она перестала совпадать с собственной частотой колебаний воды. Изменив темп ходьбы — шагая быстрее или медленнее — мальчик изменяет частоту своих шагов. В результате резонанс прекращается, амплитуда колебаний воды резко падает, и она успокаивается.

Ответ: Сильное расплескивание воды вызвано явлением резонанса, которое наступает, когда частота шагов мальчика совпадает с собственной частотой колебаний воды в ведре. При изменении темпа ходьбы частота шагов меняется, условие резонанса нарушается, и расплескивание прекращается.