Презентация на тему: Механические колебания 11 класс

Механические колебания

Механические колебания – это движение, которые повторяются через определенные интервалы времени. Вынужденные колебания – происходят под действием внешней, периодически изменяющейся силы.

Колебательные системы. Примеры колебаний, изображенные на рисунках: колебания математического маятника, колебания жидкости в U-образной трубке, колебания тела под действием пружин, колебания натянутой струны.

Условия возникновения механических колебаний Наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая равна нулю Хотя бы одна зависит от координат Наличие в колеблющейся материальной точке, избыточной энергии Если вывести тело из положения равновесия, то равнодействующая не равна нулю Сила трения в системе малы Для возникновения колебания тело необходимо вывести из положения равновесия, сообщив либо кинетическую энергию (удар, толчок), либо – потенциальную (отклонение тела). Примеры колебательных систем: 1. Нить, груз, Земля. 2. Пружина, груз. 3. Жидкость в U-образной трубке, Земля. 4. Струна.

Превращение энергии при колебательном движении Выполняется закон сохранения энергии: сумма кинетической и потенциальной энергий остается неизменной

Параметры колебательного движения 1. Смещение х - отклонение колеблющейся точки от положе ния равновесия в данный момент времени (м). 2. Амплитуда хмax - наибольшее смещение от положения равновесия (м). Если колебания незатухающие, то амплитуда постоянна. 3. Период Т — время, за которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах (с). 4. Частота — число полных колеба ний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).Частота колебаний равна одному герцу, если за 1 секунду совершается 1 полное колебание. 1 Гц= 1 с-1.  5. Циклической (круговой) частотой периодических колебаний наз. число полных колебаний, которые совершаются за 2 единиц времени (секунд). Единица измерения – с-1. 6. Фаза колебания - - физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах (рад).Фаза колебания в начальный момент времени (t=0) называется начальной фазой ( 0).

Гармонические колебания Колебания, при которых изменения физических величин происходят по закону косинуса или синуса Выражение, стоящее под знаком cos или sin, наз. фазой колебания: Фаза колебания измеряется в радианах и определяет значение смещения (колеблющейся величины) в данный момент времени. Амплитуда колебания зависит только от начального отклонения

Скорость при гармонических колебаниях. Согласно определению скорости, скорость – это производная от координаты по времени Таким образом, мы видим, что скорость при гармоническом колебательном движении также изменяется по гармоническому закону, но колебания скорости опережают колебания смещения по фазе на /2. Величина - максимальная скорость колебательного движения (амплитуда колебаний скорости). Следовательно, для скорости при гармоническом колебании имеем:

Ускорение при гармонических колебанияхУскорение – это производная от скорости по времени: Ускорение при гармоническом колебательном движении также изменяется по гармоническому закону, но колебания ускорения опережают колебания скорости на /2 и колебания смещения на (говорят, что колебания происходят в противофазе). - вторая производная смещения прямо пропорциональна (с противоположным знаком) смещению. Такое уравнение наз. уравнением гармонического колебания

Свободные колебания математического маятникаМатематический маятник- модель – материальная точка, подвешенная на нерастяжимой невесомой нити. Ускорение материальной точки математического маятника пропорциональна смещению S

Период колебанияСравним полученное уравнение с уравнением колебательного движения Период колебаний Период колебаний математического маятника не зависит от массы тела!

Свободные колебания пружинного маятникаВ вертикальном положении на груз на пружине действуют сила тяжести и сила упругости пружины. Под действием силы тяжести пружина растягивается на х1, а затем мы отклоняем его от этого положения на х. Тогда согласно второму закону Ньютона, учитывая знаки проекций, получим: Но , тогда: . Или - ускорение тела, колеблющегося на пружине, не зависит от силы тяжести, действующей на это тело. Сила тяжести только приводит к изменению положения равновесия. Выразим ускорение: Ускорение тела, колеблющегося на пружине, не зависит от силы тяжести, действующей на это тело, но пропорционально смещению

Период колебанияСравним полученное уравнение с уравнением колебательного движения .

Основные понятия Вибратор – колеблющееся тело, источник волны.

Поперечная волна

Продольная волна