12 класс Материалы к зачету по теме "Колебания и волны"Механическими колебаниями называют движения тела, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени. Основными характеристиками механических колебаний являются: смещение, амплитуда, частота, период. рис.1 Смещение (x) – это отклонение от положения равновесия. . Простейший вид колебательного движения — гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина (x) изменяется со временем по закону синуса или косинуса (рис.1):
Колебательные движения происходят, если: Для пружинного маятника такой силой является сила упругости . Для математического маятника – равнодействующая силы тяжести маятника и силы упругости нити подвеса . где s = OA при малых углах отклонения α (рис.2). рис.2 Период колебаний определяют по формулам:
Свободные колебания.Свободными называют колебания, которые совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на систему, совершающую колебания. Например, колебания груза на нити. Превращения энергии.Рассмотрим процесс превращения энергии на этом примере колебания груза на нити. При отклонении маятника от положения равновесия он поднимается на высоту h относитель-но нулевого уровня, следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией При движении к положению равновесия, к точке О, высота уменьшается до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке О вся потенциальная энергия превратится в кинетическую энергию В положении равновесия кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия происходит превращение кинетической энергии в потенциальную, скорость маятника уменьшается и при максимальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. Вынужденные колебания. Резонанс. Если колебания происходят под действием периодической внешней силы, то такие колебания называют вынужденными.
Графически зависимость вынужденных колебаний от частоты действия внешней силы показана на рисунке. Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, зданий, мостов, если собственные их частоты совпадают с частотой периодически действующей силы. Поэтому, например, двигатели в автомобилях устанавливают на специальных амортизаторах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти "в ногу". Как читаются буквы греческого алфавита можно узнать в разделе справочные материалы. |
© Александр Коваль 2004-2016 |
|