КОЛЕБАНИЯ
|
Колебания – процессы (изменения состояния), обладающие той или иной повторяемостью во времени.
Механические колебания – движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени. Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени. (В противном случае колебания наз. апериодическими).
|
|
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
- Хотя бы одна сила должна зависеть от координат.
- При выведении тела из положения устойчивого равновесия возникает равнодействующая, направленная к положению равновесия. С энергетической точки зрения это значит, что возникают условия для постоянного перехода кинетической энергии в потенциальную и обратно.
- Силы 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:
- Нить, груз, Земля.
- Пружина, груз.
- Жидкость в U-образной трубке, Земля.
- Струна.
|
|
Свободные колебания — это колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. В реальной жизни все свободные колебания являются затухающими (т.е. их амплитуда, размах, уменьшается с течением времени).
Вынужденные колебания – колебания, которые происходят под действием внешней периодической силы.
|
|
Характеристики колебательного процесса.
1. Смещение х - отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени (м).
2. Амплитуда хм - 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).
За время, равное одному периоду (одно полное колебание) тело совершает перемещение, равное 0 и проходит путь, равный 2πr.
|
|
4. Частота ν — число полных колебаний 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 ω периодических колебаний наз. число полных колебаний, которые совершаются за 2π единиц времени (секунд). Единица измерения – с-1.
|
|
6. Фаза колебания - φ - физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах (рад).
Фаза колебания в начальный момент времени (t=0) называется начальной фазой (φ0).
|
|