Объясните, почему мы не слышим звука при колебаниях груза массой 1 г, подвешенного на пружине жесткостью 1 н/м. услышим ли мы звук при колебаниях этого. груза, если жесткость пружины увеличить в 10^4 раз?
Когда груз массой 1 г подвешен на пружине, образуется гармонический осциллятор, который колеблется вокруг состояния равновесия. В этом случае, груз совершает горизонтальные колебания, натягивая и растягивая пружину.
Когда происходят колебания груза подвешенного на пружине, на него действуют две противоположных силы - сила упругости, вызванная деформацией пружины, и сила трения, которая возникает между массой груза и воздухом.
Когда груз колеблется с небольшой амплитудой (то есть, не слишком сильно отклоняется от своего положения равновесия), сила трения, вызванная воздухом, оказывает довольно слабое влияние на колебания груза. Поэтому при таких условиях звук, создаваемый колебаниями груза, не является достаточно сильным для того, чтобы его слышать.
Однако, если увеличить жесткость (т.е. увеличить коэффициент пропорциональности между силой и деформацией) пружины в 10^4 раз, то пружина будет намного жестче и будет оказывать большее сопротивление при колебаниях груза.
При увеличении жесткости пружины в 10^4 раз, сила, с которой пружина восстанавливает свое равновесное положение после деформации, также увеличивается в 10^4 раз. Следовательно, амплитуда колебаний груза снижается в 10^4 раз.
Уменьшение амплитуды колебаний груза повлечет за собой снижение энергии колебаний, и, соответственно, снижение силы колебаний. Уменьшение силы колебаний позволяет звуку, возникающему при колебаниях груза, стать еще слабее, что делает его неслышимым.
Таким образом, при увеличении жесткости пружины в 10^4 раз, звук, создаваемый колебаниями груза, будет настолько слабым, что мы не сможем его услышать.
