Разработка урока физики в 9 классе по теме:"Виды колебаний»

МКОУ « Межовская СОШ»

Виды колебаний.

Повторим пройденное

• Приведите примеры колебательных движений
• Какие колебания называются свободными?
• Назовите характеристики колебательного движения
• На примере нитяного маятника покажите одно полное колебание, разные амплитуды и частоты колебаний
• С помощью двух маятников покажите колебания, происходящие в одной и в разных фазах

Гармонические колебания

Рассмотрим колебания пружинного маятника

Под действием силы упругости шарик с маркером совершает колебательные движения, бумажная лента движется равномерно, на ней остается след

Гармонические колебания

Нитяной маятник (воронка с краской) также оставляет след- кривую линию, называется она синусоида.

Периодическое колебание, происходящее по закону синуса или косинуса называется гармоническим колебанием. При этом координата, скорость и ускорение изменяются также по закону синуса или косинуса.

График гармонических колебаний

• ОА- амплитуда, это наибольшее отклонение от положения равновесии
• ОТ – период колебаний, за который маятник совершает одно полное колебание

График гармонических колебаний

• Определим по рисунку амплитуду колебаний, период и частоту.

График гармонических колебаний

• Определите по рисунку амплитуду колебаний, период и частоту.

Математический маятник

• Вернемся к нитяному маятнику. Его колебания нельзя считать строго гармоническими, поэтому ввели понятие математического маятника . Это материальная точка, подвешенная на тонкой нерастяжимой и невесомой нити.
• Если отклонить маятник от положения равновесия, то сила тяжести  и  сила упругости  будут направлены под углом.  Равнодействующая сила  уже не будет равна нулю. Под ее воздействием маятник устремится к положению равновесия, по инерции движение продолжится и маятник отклоняется в другую сторону. Равнодействующая сила его снова возвращает, процесс повторяется. Математический маятник – это модель, реально таких маятников не существует.

Затухающие колебания

При свободных колебаниях в реальных системах всегда происходят потери энергии. Механическая энергия расходуется, например, на совершение работы по преодолению сил сопротивления воздуха. Под влиянием силы трения происходит уменьшение амплитуды колебаний, и через некоторое время колебания прекращаются. Чем больше силы сопротивления, тем быстрее прекращаются колебания.

График затухающих колебаний

Силы тре­ния за­ви­сят от свойств среды, так в воде ко­ле­ба­ния будут за­ту­хать быст­рее, чем в воз­ду­хе

Вынужденные колебания

Что же можно сделать, что бы колебания не затухали? Вспомните качели. Что бы качели качались, надо периодически толкать их, т.е. воздействовать силой, поддерживающей колебания

Ко­ле­ба­ния, со­вер­ша­ю­щиеся под дей­стви­ем внеш­ней пе­ри­о­ди­че­ской силы, на­зы­ва­ют­ся вы­нуж­ден­ны­ми. Силу, яв­ля­ю­щей­ся мерой этого внеш­не­го воз­дей­ствия, на­зы­ва­ют вы­нуж­да­ю­щей.

Составьте таблицу

Свободные колебания

Вынужденные колебания

1. Колебания листьев на деревьях во время ветра

2. Биение сердца

3. Колебания качелей

4. Колебание груза на пружине

5. Перестановка ног при ходьбе

6. Колебание струны после того, как её выведут из положения равновесия

7. Колебания поршня в цилиндре

8. Колебание шарика на нити

9. Колебания щёток стеклоочистителя

10. Колебания метлы дворника

11. Колебания иглы швейной машины

12. Колебания корабля на волнах

13.Размахивание руками при ходьбе

14. Колебание голосовых связок

Какие из них являются затухающими?

Резонанс

Вынужденные колебания совершаются с частотой, равной частоте изменения внешней силы. Амплитуда вынужденных механических колебаний достигает наибольшего значения в том случае, если частота вынуждающей силы совпадает с частотой колебательной системы.

Это явление называется  резонансом .

Резонанс

20 января  1905 г. по Египетскому мосту Петербурга проходил эскадрон гвардейской кавалерии, навстречу ему двигались 11 саней с возницами. В этот момент мост рухнул на лёд Фонтанки. Обошлось без человеческих жертв; погибли три лошади. Виновник обрушения - резонанс. Ча­сто­та внеш­ней силы сов­па­ла с соб­ствен­ной ча­сто­той ко­ле­ба­ний моста, ампли­ту­да резко воз­рос­ла, наступил резонанс и мост обрушился.

Резонанс

1940г. Обрушение Такомского моста в США. Во многих учебниках причиной аварии называется явление вынужденного механического резонанса, когда внешняя частота изменения ветрового потока совпадает с внутренней частотой колебаний конструкций моста. Однако есть версия , что причиной стал аэроупругий флаттер (динамические крутильные колебания) из-за недоучета ветровых нагрузок при проектировании сооружения.

• Видео Такомский мост

Демонстрация: маятники разной длины на одной струне

Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты изменения вынуждающей силы

• Видео Резонанс

Вред резонанса

• Разрушение сооружений
• Обрыв проводов
• Раскачивание вагона на стыке рельсов
• Раскачивание груза на подъемном кране
• Резонансные колебания кораблей
• Расплескивание воды из ведра
• Резонансные колебания первых самолетов

Польза резонанса

• Резонаторы в музыкальных инструментах
• Раскачивание качелей
• Раскачивание колоколов
• Магнитно-резонансное обследование организма
• Выталкивание застрявшей машины

Подумай

• Рассказывают, что при пении Ф.И. Шаляпина дрожали хрустальные подвески люстр. Почему?
• Почему при некоторой скорости движения оконные стекла в пассажирском автобусе начинают дребезжать?
• Когда несут ведро с водой, то вода при некоторой скорости начинает выплескиваться из ведра. Почему это происходит и как прекратить выплескивание?

Ресурсы

1. http:// interneturok.ru/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/garmonicheskie-zatuhayuschie-vynuzhdennye-kolebaniya-rezonans

2. http://msk.edu.ua/ivk/Fizika/Konspekt/Kolebaniya_Volny.php

3. https:// www.youtube.com/watch?v=ux27Dovb9Fs 4. https :// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/transcoded/1/19/Tacoma_Narrows_Bridge_destruction.ogg/Tacoma_Narrows_Bridge_destruction.ogg.480p.webm

5. https :// www.youtube.com/watch?v=YoMdGLqo-Jw

Фото

• http :// shuwany.ru/wp-content/uploads/2015/01/mayatnik_1.jpg
• http:// www.s0alex.ru/img25/ab17-753.jpg
• http:// bot.kz/wp-content/uploads/2011/09/15764-swing.jpg
• https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/Egyptian_bridge_catastrophy.jpg/250px-Egyptian_bridge_catastrophy.jpg
• http:// www.zengarden.in/wp-content/uploads/2010/08/17-300x300.jpg

http://free-office.net/shablony-powerpoint /