Презентация по теме "Колебательное движение"

Колебания - один из самых распространенных процессов в природе и технике. Колеблются высотные здания и высоковольтные провода под действием ветра, маятник заведенных часов и автомобиль на рессорах во время движения, уровень реки в течение года и температура человеческого тела при болезни. Звук - это колебания плотности и давления воздуха, радиоволны - периодические изменения напряженностей электрического и магнитного полей, видимый свет - тоже электромагнитные колебания, только с несколько иными длиной волны и частотой. Землетрясения - колебания почвы, приливы и отливы - изменение уровня морей и океанов, вызываемое притяжением Луны и достигающее в некоторых местностях 18 метров, биение пульса - периодические сокращения сердечной мышцы человека и т.д. Смена бодрствования и сна, труда и отдыха, зимы и лета... Даже наше каждодневное хождение на работу и возвращение домой попадает под определение колебаний, которые трактуются как процессы, точно или приближенно повторяющиеся через равные промежутки времени (повторяющееся движение по одной и той же траектории).

Колебания бывают механические, электромагнитные, химические, термодинамические и различные другие. Несмотря на такое разнообразие, все они имеют между собой много общего .

Свободные колебания После того как по струне рояля ударит один из молоточков, струна продолжает "сама по себе" совершать колебания - свободные колебания .

Точное описание свободных колебаний затруднительно, однако легко видеть, что они обладают следующими свойствами: 1 . Развитие движения во времени зависит от того, как оно началось. 2 . Движение постепенно затухает. 3 . При своем движении цепь не имеет какой-либо oпределенной формы; с течением времени форма цепи изменяется (однако в конце движения колебания часто характеризуются более или менее отчетливой формой). 4 . Совершенно невозможно указать "частоту" колебаний (с течением времени, однако, движение может принять определенную частоту).

ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

– колебания, происходящие под действием внешней переменной силы. Во многих случаях эта сила оказывается периодически изменяющейся.

Если внешняя сила, действующая на систему, изменяется с течением времени по закону косинуса или синуса, то возникающие в системе вынужденные колебания будут гармоническими. При этом частота вынужденных колебаний будет совпадать с частотой изменения внешней силы.

Амплитуда вынужденных колебаний определяется амплитудой внешней силы, а также соотношением между частотой изменения этой силы и собственной частотой колебательной системы. При равенстве этих частот наблюдается явление резонанса.

В отличие от свободных колебаний, когда система получает энергию лишь один раз (при выведении системы из состояния равновесия), в случае вынужденных колебаний система поглощает эту энергию от источника внешней периодической силы непрерывно. Эта энергия восполняет потери, расходуемые на преодоление трения, и вынужденные колебания оказываются незатухающими.

Затухающие колебания

Одна характерная особенность свободных колебаний: такие колебания затухают. Этот эффект объясняется наличием трения; иногда его называют демпфированием .

График затухающих колебаний

Резонанс

Существует при вынужденных колебаниях. Резонанс - резкое возрастание амплетуды колебаний, в результате совпадения собственной частоты с частотой вынуждающей силы.

Математический маятник - подвешенный на тонкой невесомой нити груз, размерами которого можно пренебречь по сравнению с размерами нити.

Вывод формулы для

расчёта силы упругости

Формула для расчёта периода

математического маятника

Пружинный маятник

Пружинный маятник - невесомая пружина, к которой прикреплено тело массой m.

Вывод формулы для расчета периода пружинного маятника

Найти жёсткость пружины, если скреплённое с ней тело массой 30 г. совершает за 1 минуту 300 колебаний.

Тело, прикреплённое к пружине совершает колебания с периодом Т. Если увеличить массу на 60 грамм, то период удваивается. Найти первоначальную массу тела.

Два маятника отклонены от положения равновесия и одновременно отпущены.Первый маятник, длина которого 4 метра, совершил 15 колебаний. Второй за тоже время совершил 10 колебаний. Какова длина второго маятника .

Словарь

Амплитуда(А=Х mах) - максимальным смещением от положения равновесия.

Вынужденные колебания - колебания, происходящие под действием вынуждающей силы.

Гармонические колебания - колебания, происходящие по закону sin или cos.

Демпфирование - характерная особенность свободных колебаний(объясняется наличием трения).

Кинетическая энергия (Ек) - энергия, которая определяется скоростью тела.

Колебания - движение, при котором координата тела периодически повторяется.

Математический маятник - подвешенный на тонкой невесомой нити груз, размерами которого можно пренебречь по сравнению с размерами нити.

Словарь

Маятник - модель для изучения колебаний.

Период(T=t/N) - время, в течении которого тело совершает 1 полное колебание.

Потенциальная энергия(Ер) - энергия, которая определяется взаимным расположением тел.

Пружинный маятник - невесомая пружина, к которой прикреплён груз массой m.

Резонанс - резкое возрастание амплитуды колебаний, в результате совпадения собственной частоты с частотой вынуждающей силы.

Свободные колебания - колебания, происходящие под действием собственных сил системы.

Теория колебаний - специальный раздел физики, занимающийся изучением закономерностей колебаний.

Частота (V = N/t) - количество колебаний в единицу времени.