Вопросы для самоконтроля

5. Что такое колебания?

6. Что такое период и частота?

7. Применение колебаний в профессии.

Тема 10: Виды механических колебаний

План:

1. Свободные и вынужденные механические колебания.

2. Резонанс

Вопрос 1.Свободные и вынужденные механические колебания. Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.(например, колебание ветки на дереве, маятника часов, автомобиля на рессорах и так далее) Колебания бывают свободнымиивынужденными. Колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил, называются свободными. Все свободные колебания затухают. (например: колебание струны, после удара) Колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными (например: колебание металлической заготовки при работе кузнеца молотом). Условия возникновения свободных колебаний:

При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникнуть сила, стремящаяся вернуть его в положение равновесия; Силы трения в системе должны быть очень малы (т.е. стремиться к нулю). В реальных колебательных системах всегда происходят потери энергии при свободных колебаниях. Механическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил сопротивления воздуха. Под влиянием силы трения происходит уменьшение амплитуды колебаний, затем колебания прекращаются. Колебания, энергия которых уменьшается с течением времени за счет действия сил сопротивления, называются затухающими. Вынужденные колебания являются незатухающими. Поэтому необходимо восполнять потери энергии за каждый период колебаний. Вынужденные колебания совершаются с частотой, равной частоте изменения внешней силы. Любое колебание характеризуется: X_m (А)– модуль максимального смещения точки от положения равновесия называется амплитудой (м); T – время одного полного колебания называется периодом (с); Число колебаний в единицу времени называется частотой (ν):

Вопрос 2.Резонанс. Увеличение амплитуды колебаний при совпадении частот вынуждающей силы и собственных колебаний системы. Резонанс – это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы, действующей на систему, с частотой свободных колебаний (). Явление резонанса учитывается в акустике, радиотехнике и технике. В строительстве, например, при сооружении мостов и других сооружений, которые подвержены механическим колебаниям и действию внешней силы.

Существует несколько колебательных систем – математический маятник (шарик на тонкой длинной нити) и пружинный маятник (тело на пружине).