150 likes | 415 Views
КОЛЕБАНИЯ. Ученик гимназии 272 Александр Озеров Редакция: В.Е.Фрадин, А.М.Иконников. Механические колебания. Механические колебания - это движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени. Условия возникновения механических колебаний.
E N D
КОЛЕБАНИЯ Ученик гимназии 272 Александр Озеров Редакция: В.Е.Фрадин, А.М.Иконников
Механические колебания Механические колебания-это движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени. Условия возникновения механических колебаний. • Внешнее воздействие на колебательную систему для выведения из положения равновесия. • При выведении тела из положения устойчивого равновесия возникает равнодействующая, направленная к положению равновесия. (возникают условия для постоянного перехода кинетической энергии в потенциальную и обратно). • Силы трения в системе малы. Для возникновения колебания тело необходимо вывести из положения равновесия, сообщивлибо кинетическую энергию (удар, толчок), либо потенциальную (отклонение тела).
T T T T T T F F F F F F F F mg mg mg mg mg mg F F F F F F ПРИМЕРЫ КОЛЕБАНИЙ
Характеристики колебательного процесса. Частота колебаний равна одному герцу, если за 1 секунду совершается 1 полное колебание. 1 Гц=1с -1 Единицы измерения : с -1 Смещение - отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени. Единицы измерения :Метры (м) Формула : x =xmcos ( ω t) Обозначение : x xmsin ( ω x t ) = Амплитуда- наибольшее смещение от положения равновесия. Единицы измерения :Метры (м) Обозначение : xm Если колебания не затухающие,то амплитуда постоянна! Период- время, за которое совершается одно полное колебание. Единицы измерения :Секунды (с) За время,равное одному периоду (одно полное колебание), тело совершает перемещение,равное 0 и проходит путь, равный 4xmax . Обозначение : T t 1 2 π Формула : T= = = N ν ω Частота- число полных колебаний за единицу времени. Единицы измерения :Герцы (Гц) Обозначение : ν N Формула : ν= t Циклической (круговой) частотой периодических колебаний называется число полных колебаний, которые совершаются за 2π единиц времени. Обозначение : ω 2 π ω = 2πν Формула : = T
T Фаза колебания- физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Единицы измерения : Радианы (рад) Обозначение : φ Формула: φ = φ0 ω t + Фаза колебания в начальный момент времени (t = 0) называется начальной фазой (φ0)! X x =xм cos (ω t) xм φ0 = 0 x = xм cos (ω t - π) φ0 = -π t 0 xм
y ℓ0 F x1 F1 x2 F2 x h 0 mg mg mg Колебания пружинного маятника. Колебания математического маятника. Формула Галилея : Формула Гюйгенса : ℓ m T = 2 π T = 2 π g k [м] ℓ- длина маятника [кг] m - масса груза м Н ] [ g - ускорение свободного падения [ ] k - жесткость пружины с 2 м
Превращение энергии. 0 x Wn αx Wk υx kx2м k xм 0 xм - 0 m 2 m υ2m - υм 0 0 0 2 kx2м k -xм 0 xм 0 m 2 m υ2м 0 0 υм 0 2 kx2м k xм xм 0 - 0 m 2
КОЛЕБАНИЯ-процессы изменения состояния тела, обладающие той или иной повторяемостью во времени. x 0 t x A0 0 t -A0 T Главное свойство колебательного движения-периодичность во времени! Свободные колебания - это колебания,которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. X xм t 0 xм Вынужденные колебания-это колебания, которые происходят под действием внешней периодической силы. Затухающие колебания- это колебания, энергия (а значит, и амплитуда) которых уменьшается с течением времени.
δ1 < δ2 < δ3 < δ4 δ 1 = 0 A δ2 δ3 δ4 0 0 ω0 ω Резонанс Резонанс - это явление возрастания амплитуды колебаний при приближении частоты вынуждающей силы ω к собственной частоте колебательной системы ω0.
Электромагнитные колебания L С Электромагнитные колебания - это периодические изменения электрического заряда (силы тока, напряжения) во времени. Колебательный контур - это электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора с емкостью C и катушки с индуктивностью L. Параметры : C - электроемкость (Фарады [Ф] ) L - индуктивность (Генри [Гн] ) R - сопротивление (Омы [Ом] ) Резонанс в электрической цепи - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний тока при приближении частоты внешнего напряжения (эдс) и собственной частоты колебательного контура.
T = 2π LC q qmax 0 t -qmax Закономерности электромагнитных и механических колебаний математически одинаковы Величины : T - период (Секунды [с] ) Зависят от L и C ν - частота (Герцы [Гц] ) ω - циклическая частота (Секунды в минус 1 степени [с - 1] ) Формула Томсона :
- - + + imax + + - - imax - - + + q i esi Wэл Wм U 2 CUmax qmax Umax 0 -emax 0 2 2 Limax 0 0 imax 0 0 2 2 CUmax 0 +emax -qmax -Umax 0 2 2 Limax 0 0 -imax 0 0 2 2 CUmax qmax Umax 0 -emax 0 2
Закон сохранения энергии. R Wэл+Wмагн=const=первоначальный запас энергии 0 2 2 2 2 2 LImax CUmax CUmax LI CU или = = + 2 2 2 2 2 C Umax Imax= L