Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Колебательное движение. Свободные механические колебания. Гармоничные колебания. Смещение, амплитуда, период, частота и фаза гармоничных колебаний.Стр 1 из 15Следующая ⇒
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Механические колебания и волны Колебательное движение. Свободные механические колебания. Гармоничные колебания. Смещение, амплитуда, период, частота и фаза гармоничных колебаний. Колебание груза на пружине. Математический маятник. Преобразование энергии при гармоничных колебаниях. Вынужденные механические колебания. Явление резонанса. Распространение колебаний в упругих средах. Поперечные и продольные волны. Длина волны. Связь между длиной волны, скоростью ее распространения и периодом (частотой). Звуковые волны. Скорость звука. Громкость звука и высота тона. Інфра- и ультразвуки.
Колебательное движение. Свободные механические колебания. Гармоничные колебания. Смещение, амплитуда, период, частота и фаза гармоничных колебаний. Колебательным движением называется движение, при котором состояние движущегося тела обладает той или иной степенью повторяемости во времени. Любое колебание – это движение с переменным ускорением; отклонение, скорость и ускорение в этом случае зависят от времени. Свободными называют колебания, происходящие под действием внутренних сил системы, энергия колебаний в этом случае не восполняется (затухающие колебания) Вынужденными называют колебания, происходящие под действием внешней периодической силы при постоянном восполнении энергии. Гармонические колебания – это колебания, при которых колеблющаяся физическая величина изменяется по закону синуса или косинуса. Гармонические колебания можно представить в виде проекции на некоторую ось радиус-вектора , проведенного из точки О под углом φ 0, равным начальной фазе и вращающимся с угловой частотой ω вокруг этой точки. Если изобразить графически колебания на диаграмме отклонение-время, то получится синусоидальная кривая (здесь φ 0 =0). Уравнение кривой: Если рассматривать начало колебаний в точке, где отклонение максимально, то уравнение колебаний станет: .
Период – скалярная физическая величина, характеризующая время одного полного колебания (время, через которое параметры системы повторяются). В системе SI: . Частота – скалярная физическая величина, характеризующая число колебаний в единицу времени: , В системе SI: (герц). Угловая (циклическая) частота – скалярная физическая величина, характеризующая число колебаний за время 2π секунд: . В системе SI: . Смещение или отклонение х = f(t) – мгновенное значение перемещения относительно положения равновесия. Амплитуда (А) – скалярная физическая величина, модуль максимального отклонения от положения равновесия, размах колебаний. Фаза – скалярная физическая величина, характеризующая состояние колебательной системы в данный момент времени (аргумент тригонометрической функции в уравнении колебаний): (выражается в радианах). Начальная фаза φ 0 – значение фазы при t = 0 (начало колебаний). Скорость при гармонических колебаниях: (или ), где – максимальное значение скорости.
Преобразовав фазу скорости, получим и : скорость опережает по фазе смещение на четверть периода (см. рис.). Ускорение при гармонических колебаниях не постоянно, а зависит от времени:
где – максимальное значение ускорения. Если смещение х изменяется по гармоническому закону, то модуль ускорения всегда пропорционален абсолютному значению х, а направление ускорения всегда противоположено направлению изменения х: . Преобразовав ускорение к виду , получаем, что фаза ускорения опережает фазу смещения х на π (см. рис.). Отличительным признаком гармонических колебаний является пропорциональность возвращающей силы смещению.
|