Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Механические колебания и волны.






Механические колебания.

Механические колебания – э то движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенный интервал времени.

Это покачивание веток деревьев на ветру, вибрация струн музыкальных инструментов, движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля, качание маятника в настенных часах, биение сердца, пульсация излучения звезд, приливы и отливы на Земле и т.д. Колебания свойственны практически всем явлениям природы.

 

Параметрыколебательного движения:

1. А - амплитуда, м. - максимальное отклонение от положения равновесия.

2. Т - период, с.- время в течении которого совершается одно полное колебание.

3. n -частота, Гц (Герц) - величина, характеризующая быстроту колебательного движения, и показывающая сколько полных колебаний совершается за единицу времени.

n = 1/Т [n] = Гц = = c-1

Необходимые условия для возникновения колебаний.

1.Наличие избыточной энергии. 2.Действие на тело возвращающей силы.

3.Чтобы избыточная энергия сразу не израсходовалась на преодоление сопротивления среды.

 

При механических колебаниях происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно.

Классификация колебаний:

1. по амплитуде: а) затухающие, происходят с постоянным уменьшением амплитуды

б) незатухающие, происходят с постоянной амплитудой.

2. по силам, действующим на тело:

а) собственные, происходят под действием возвращающей силы;

б) свободные, происходят под действием возвращающей силы и сил сопротивления

среды;

в) вынужденные, происходят под периодически действующей внешней силы.

Механический резонанс.

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний называется механическим резонансом.

Часто резонанс приносит вред: при определенных частотах звука иногда дребезжит корпус радиоприемника, преждевременно изнашиваются фундаменты под станками, разрушаются машины, станки, самолеты от вибрации.

Резонанс необходимо учитывать при расчете балок, мостов, станков и т. д.

 

Автоколебания.

Колебательная система, совершающая незатухающие колебания за счет действия источников энергии, не обладающего колебательными свойствами (периодичностью), называется а втоколебательной.

Примеры: часы, орган, духовые инструменты, сердечно - сосудистая система, паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т. д.

 

Гармонические колебания.

Колебания, которые подчиняются синусоидальному (косинусоидальному) закону называются гармоническими.

х = А Sin(wt + j0) - уравнение гармонического колебания.

х - смещение, м - показывает, где находится тело в данный момент времени.

А - амплитуда, м.

wt +j0 - фаза, рад (радиан) - показывает, как дальше будет двигаться тело.

j0 - начальная фаза, рад - показывает из какого положения тело начинает двигаться.

t - время колебания, с

w - циклическая или круговая частота, рад/с - показывает на какой угол

поворачивается тело за единицу времени.


w= 2pn

Графиком гармонических колебаний является синусоида.

По графику можно определить амплитуду колебания, период, начальную фазу.

Примером гармонического колебания является колебания математического и пружинного маятников.

 

Математический маятник – материальная точка (тело), подвешенная на невесомой нерастяжимой нити.

l длина математического маятника, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

 

Период колебания математического маятника не зависит от массы тела.

 

Пружинный маятник – тело, подвешенное на пружине.

m – масса тела, кг

k – жесткость пружины, Н/м.

Контрольные вопросы

1. Какое движение называют колебательным? Что понимают под колебанием тела?

2. Какие колебания называют свободными? Приведите примеры.

3. Какие колебания называют вынужденными? Приведите примеры.

4. Какие колебания называют гармоническими? Запишите уравнение гармонического колебания?

5. Что понимают под амплитудой колебания?

6. Что понимают под периодом колебаний? Запишите формулу для нахождения периода.

7. Что понимают под частотой колебаний? Запишите формулы линейной и циклической частоты колебаний. В каких единицах они измеряются.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.