Фаза колебаний. 11 класс.

§ 23 колебаний Фаза  Физика 11 класс

! Обратите внимание на использование  «мышки» при работе с  анимированными слайдами.

Введем  еще  одну  величину,  характеризующую  гармонические  колебания, — фазу колебаний.         При  заданной  амплитуде  колебаний  координата  колеблющегося тела в любой момент времени однозначно  определяется аргументом косинуса или синуса:   = φ ω0t. x = xmCos ω0t x = xmSin ω0t x = xmCos φ x = xmSin φ       Величину  φ,  стоящую  под  знаком  функции  косинуса  или  синуса,  называют фазой  колебаний,  описываемой  этой  функцией.  Выражается  фаза в угловых единицах — радианах.     Фаза определяет не только значение координаты, но и значение других  физических  величин,  например  скорости  и  ускорения,  изменяющихся  также  по  гармоническому  закону.  Поэтому  можно  сказать,  что фаза  определяет  при  заданной  амплитуде  состояние  колебательной  системы  в любой момент времени. В этом состоит значение понятия фазы.

Колебания  с  одинаковыми  амплитудами  и  частотами  могут  различаться  фазами.  = φ ω0t = 2π Так как   ω0 = ,то  .      Отношение       указывает, сколько периодов прошло от момента начала  колебаний. Любому значению времени t, выраженному в числе периодов Т,  соответствует  значение  фазы  ,  выраженное  в  радианах.  Так,  по  прошествии времени              (четверти периода)              .         По прошествии половины периода  φ  = φ π, по прошествии целого периода    Можно  изобразить  на  графике  зависимость  координаты    колеблющейся точки не от времени, а от фазы (на горизонтальной оси  отложены вместо времени различные значения фазы φ).  = 2   π и т. д. φ     x ● ● T/2 T/4 ● T t φ

Представление  гармонических  колебаний  с  помощью косинуса и синуса.         При  гармонических  колебаниях  координата  тела  изменяется  со  временем  по закону косинуса  или синуса. После введения понятия фазы  остановимся на этом подробнее.     Синус отличается от косинуса сдвигом аргумента на   , что соответствует,  как видно из уравнения                         ,  промежутку времени, равному  четверти периода:     Поэтому вместо формулы х = хm cos ω0t  можно  для  описания  гармонических  колебаний использовать формулу     Но при этом начальная фаза, т. е. значение фазы в момент времени t = 0,  равна не нулю, a        .

Найдите отличие красной кривой от синей в случаях  (а), (b) (с).     Во всех трех случаях для синих кривых φ0 = 0:  а  –  красная  кривая  отличается  от  синей  только  большей амплитудой (x'm > xm); b  –  красная  кривая  отличается  от  синей  только  значением периода (T' = T/2); с  –  красная  кривая  отличается  от  синей  только  значением начальной фазы.

Для  работы  с  данной  флеш­анимацией  кликните  по  картинке мышью (если вы подключены к сети Интернет).

Спасибо за просмотр  данной работы. «Спасибо» автору  сказать забыли….         Автор  будет  рад,  если  учителя,  которые  использовали  данную  версию  презентации, предложат некоторый материал для ее совершенствования или  дополнят  ее  самостоятельно  у  себя  в  школе,  а  также  выскажут  свои  замечания или рекомендации.