Механические колебания

Разработала: Владимирова В. А.Педагог дополнительного образованияГБОУДО ЦДТ Замоскворечье

Свободные колебания – колебания, происходящие под действием внутренних сил системы после выведения ее из положения равновесия.
Вынужденные колебания – колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы.

Условия для возникновения колебаний: 

Аналогия с движением тела по окружности

Проекция тела на ось Х при движении тела по окружности совершает колебательные движения.

Математический маятник

Представляет собой тело, подвешенное на нити, размеры которого много меньше длины нити. Кроме того, нить математического маятника нерастяжима и не имеет массы, вся масса такого маятника сосредоточена в подвешенном к нити грузе.

Для математического
маятника это равенство имеет вид:

Это груз, прикреплённый к пружине. Считают, что масса пружины маятника мала по сравнению с массой груза, деформацией тела пренебрегают по сравнению с деформацией пружины. Кроме того, полагают, что деформация пружины подчиняется закону Гука (F = –kx).

Величины, характеризующие колебательное движение:

Т – период колебаний: промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание.
 - частота колебаний: число колебаний в единицу времени.
Т=1/ ; =1/Т;
Т =t/N ; =N/t ;
[Т]=с ; [ ]=1/с=Гц .

Циклическая частота колебаний равна числу колебаний за 2π секунд:


Циклическая частота, так же как и период колебаний маятника, зависит от параметров колебательной системы:

Резонанс – резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении частоты собственных колебаний с частотой вынужденных колебаний.

Механической волной называется процесс распространения механических колебаний в среде.
Волны, направление
распространения
которых перпендикулярно
направлению колебаний
частиц среды, называются
поперечными.
Продольные волны — это такие
волны, направление
распространения
которых совпадает
с направлением
колебаний частиц
среды.

Скоростью волны считается скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне, сгущения или разрежения в продольной волне.
За время, равное периоду колебаний (T), гребень или впадина перемещаются на расстояние, равное длине волны (λ).

Колебания, происходящие с частотой от 16 Гц до 20 000 Гц, являются звуковыми колебаниями. Для распространения звуковых колебаний, так же как и любых механических колебаний, необходима упругая среда.
Скорость звука можно определить, если известны расстояние от источника звука S и время распространения звука t: v = 𝑆 𝑡 𝑆𝑆 𝑆 𝑡 𝑡𝑡 𝑆 𝑡
Скорость звука неодинакова в разных средах и зависит от температуры среды.

Физиологическим характеристикам звука (громкости,высоте тона) соответствуют физические характеристики.
Громкость звука определяется амплитудой колебаний. Чем она больше, тем громче звук.
Звук тем выше, чем больше частота колебаний.