Получите свидетельство
Вход
Механические колебания и волны
Механические колебания и волны
- Механические колебания
- Механические волны
Колебания
Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.
Виды колебаний:
- Свободные (происходят без воздействия внешних сил).
- Вынужденные (происходят под воздействием внешних периодически изменяющихся сил).
Условия возникновения колебаний
- Система должна находится в устойчивом равновесии.
- Колеблющееся тело должно обладать достаточно большой инертностью.
- В системе должны быть достаточно малы силы сопротивления (трения).
Колебания
- Виды равновесия
- Колебательные системы
- Характеристики колебаний
- Резонанс
- Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t
- Уравнение колебаний
- Решение уравнения колебаний
- График
- Гармонические колебания
- Затухающие колебания
Виды равновесия
- Неустойчивое
- Устойчивое
- Безразличное
Неустойчивое равновесие
N
mg
N
mg
Устойчивое равновесие
N
N
mg
mg
Безразличное равновесие
N
N
mg
mg
N
mg
Колебательные системы
Колебательная система – это система, в которой могут происходить свободные колебания. (Маятник).
- Пружинный маятник
- Математический (нитяной) маятник.
Характеристики колебаний
- Амплитуда – наибольшее отклонение колеблющейся частицы от положения равновесия.
- Период – время, за которое происходит одно полное колебание.
- (Период зависит от параметров колебательной системы.)
Характеристики колебаний
- Частота – величина, показывающая сколько колебаний происходит за единицу времени.
(Частота – величина обратная периоду.)
Частота свободных колебаний системы – собственная частота .
- Фаза колебаний – величина, позволяющая определить состояние колеблющейся системы в данный момент времени.
Фаза колебаний
Колебания происходят в одинаковых фазах.
Колебания происходят в противоположных фазах.
Колебания происходят в различных фазах.
Пружинный маятник.
F
F
F
F
V
F
F
У
V
V
V
V
V
У
У
У
У
У
А
А
X
X
0
Пружинный маятник
время
рисунок
t= 0
координата, скорость,ускорение
0 1/4 T
причина изменения скорости
1/4T
энергия
1/4T
1/2T
1/2T
3/4T
3/4T
T
Пружинный маятник
t=0
F
У
А
А
0
Скорость начинает возрастать под действием силы упругости.
Пружинный маятник
0
F
У
V
А
А
X
0
Скорость продолжает возрастать под действием силы упругости.
Пружинный маятник
t=T/4
V
А
А
0
Скорость достигает максимального значения, движение происходит вследствие инертности тела.
Пружинный маятник
T/4
F
V
У
А
А
X
0
Скорость меняет свое направление и увеличивается под действием силы упругости.
Пружинный маятник
t=T/2
F
У
А
А
0
Тело останавливается.
Пружинный маятник
T/2
V
F
У
А
А
X
0
Скорость уменьшается под действием силы упругости.
Пружинный маятник
t=3T/4
V
А
А
0
Скорость тела достигает своего максимального значения, движение происходит вследствие инертности тела.
Пружинный маятник
3T/4
F
V
У
А
А
X
0
Скорость тела уменьшается под действием силы упругости.
Пружинный маятник
t=T
F
У
А
0
Тело останавливается.
Математический (нитяной) маятник
T
T
T
T
T
V
V
mg
V
V
mg
V
mg
V
mg
mg
X
X
A
A
0
Резонанс
А
F сопр1 F сопр2
F внешн
F внешн
F внешн
Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды колебаний при совпадении чстоты внешней силы и собственной частоты колебаний системы.
Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t
Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t
За промежуток времени, равный периоду колебаний колеблющееся тело проходит расстояние равное 4А.
S - расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t .
Уравнение колебаний
F
У
X
0
Уравнение колебаний
l
T
mg
S
Решение уравнения колебаний
Фаза колебаний
График колебаний
Х
А
0
t
- А
Гармонические колебания
Гармонические колебания – колебания, которые происходят под действием силы пропорциональной смещению колеблющейся точки и направленной противоположно этому смещению.
Гармонические колебания – это колебания , которые происходят по закону синуса или косинуса .
Затухающие колебания
Причина затухания колебаний – силы сопротивления.
X
0
t
Волны
- Определение волны
- Поперечные волны
- Продольные волны
- Характеристики волны
- График волны
- Уравнение бегущей волны
- Звуковые волны
Волны
- Волна – это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
- При распространении волны не происходит распространение частиц, а происходит распространение состояния среды. (Волна не переносит вещество, но переносит энергию).
- Распространение волны происходит с конечной скоростью.
Волны
Поперечная волна – это волна, в которой колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
Поперечные волны могут распространяться в твердых телах и на границе двух сред.
Поперечная волна
Волны
Продольная волна – это волна, в которой колебания происходят вдоль направления распространения волны.
Продольные волны могут распространяться в газах, жидкостях и твердых телах.
Продольная волна
Смешанная волна
Характеристики волны
- Амплитуда – максимальное отклонение частиц от положения равновесия.
- Длина волны – расстояние между двумя ближайшими точками, совершающими колебания в одной фазе.
- Период волны – равен периоду колебаний источника волны. (За время равное периоду волна проходит расстояние, равное своей длине).
- Частота волны – величина обратная периоду.
- Фаза – величина, характеризующая состояние среды в данной точке.
Профиль волны в определенный момент времени
S
А
0
Х
- А
Уравнение бегущей волны
Интерференция механических волн
Интерференция – это явление сложения волн в пространстве.
Звуковые волны
Звуковые волны – продольные механические волны, частота которых заключена в пределах от 17 Гц до 20000 Гц.
Скорость звука в воздухе при 0 С равна 331 м/с.
0
характеристики звука
громкость
характеристики волны
высота
амплитуда
частота (период)
тембр
набор обертонов
Эхо
Реверберация
Механические колебания и волны (1.8 MB)
0
48
0
Нравится
0
