Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Превращение энергии при механических колебаниях

Механическое колебание – это движение, которое повторяется через определенный промежуток времени (например, колебание ветки на дереве, маятника часов, автомобиля на рессорах и так далее)

Колебания бывают свободными и вынужденными.

Свободные колебания – это колебания, которые совершаются после действия внешней силы. Все свободные колебания затухают. (например: колебание струны, после удара)/

Вынужденные колебания – это колебания, которые совершаются под действием внешней периодической силы (например: колебание металлической заготовки при работе кузнеца молотом)/

Любое колебание характеризуется частотой (числом колебаний в единицу времени). Такая частота является собственной частотой колеблющегося тела.

Резонанс – это явление резкого увеличения амплитуды колебания при совпадении собственной частоты колеблющегося тела и внешней периодической силы. (Например: можно с помощью резонанса вытащить машину из ямы. Несколько человек сначала раскачивают её, а потом в нужный момент по команде выталкивают)

Явление резонанса учитывается в технике. При строительстве мостов и других сооружений, которые подвержены механическим колебаниям и действию вешней силы. Например: при переходе подвесного моста солдатам дается команда – «Вольно!»

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

Рассмотрим превращение энергии при колебании математического маятника:

Экспериментальное задание по теме «Элементы термодинамики»: построе­ние графика зависимости температуры от времени остывания воды.

В вашем распоряжении имеются металлический стакан (от калориметра), тер­мометр и часы.

Исследуйте зависимость температуры остывающей воды от времени. Для этого фиксируйте температуру воды через равные промежутки времени (например, через каждые две или пять минут). Данные запишите в таблицу:

- Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее эк­спериментальные доказательства.

- Идеальный газ.

- Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.

- Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.

a. Все вещества состоят из молекул, между которыми существуют промежутки.

Доказательство:

1. Если разломать предмет, то срез шершавый;

2. Любое тело всегда можно сжать – это за счет промежутков между молекулами.

b. Все молекулы находятся в непрерывном, хаотическом движении.

Доказательство:

1. Диффузия – явления смешивания веществ друг с другом. Если соединить два вещества, то они через некоторое время перемешаются без перемешивания (например: соление огурцов);

2. Броуновское движение – это движение крупных частиц, взвешенных в жидкости или газа. (например: пылинки «пляшут» в воздухе – это происходит за счет того, что молекулы воздуха движутся непрерывно и беспорядочно и сбивают молекулы).

c. Между молекулами одновременно существуют силы притяжения и силы отталкивания (например: батут, рессора автомобиля и другие).

Идеальный газ – это модель в физике. За идеальный газ принимают газ в сосуде, когда молекула, пролетая от стенки до стенки сосуда не испытывает столкновения с другими молекулами.

Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

, где - концентрация, 1/моль; - масса молекулы, кг; - средняя квадратичная скорость молекул, м/с; - кинетическая энергия движения молекул, Дж.

Температура – это мера средней кинетической энергии.

- уравнение показывает, что чем выше температура, тем больше энергия молекул, т.е больше скорость движения молекул. Как следствие повышается давление в сосуде и другие параметры.

- абсолютная температура – измеряется в К(кельвинах)

Абсолютный ноль – это температура, равная -273 градуса по Цельсию – при которой должно прекратиться всякое движение.

Качественные задачи по теме «Магнитное поле».

Действует ли сила Лоренца:

а) на незаряженную частицу в магнитном поле (нет);

б) на заряженную частицу, покоящуюся в магнитном поле (нет);

в) на заряженную частицу, движущуюся вдоль линий магнитной индукции поля (нет);

г) перпендикулярно линиям магнитной индукции поля? (да).