Презентация на тему Колебания физика

ФИЗИКА, Ч.3. Оптика. Квантовая физика.
2. И.В. Савельев, КУРС ФИЗИКИ

который изучает распространение световых волн и их взаимодействие с

оптика, адаптивная оптика, силовая оптика).
Иногда используется термин прикладная оптика,
в

открыты законы преломления света;
1665 г. открыты дифракция и интерференция.
Начало

Параметры гармонических колебаний
1.3 Скорость и ускорение колеблющегося тела
1.4 Основное

Сегодня: *

1.5 Энергия гармонических колебаний

1.6 Гармонический осциллятор

поверхности жидкости, возбуждаемая точечным источником (гармонически колеблющимся шариком).

кристалле.
Поперечная волна в сетке, состоящей

Примеры колебательных процессов

физике выделяют колебания двух видов – механические и электромагнитные

характеристиками и одинаковыми уравнениями.
Говоря о

)

внешняя растягивающая сила; Fв

(периодичность) – движение по одной и той же траектории

физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные

имеют характер, близкий к гармоническому;
различные периодические процессы (повторяющиеся

По определению, колебания называются гармони-ческими, если зависимость некоторой величины имеет вид:

или

Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам:

в которой находится груз, называют смещением x.
Максимальное

1.2 Параметры гармонических колебаний

определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой колебания.
При

, поэтому

называется начальной фазой колебания.
Фаза измеряется в радианах.

Т.к. синус и косинус изменяются в пределах от +1 до – 1,

то х может принимать значения от +А до –А

ту же точку, например от

, называется полным колебанием.
Частота колебаний ν определяется, как число полных колебаний в 1 секунду. Частоту, измеряют в герцах (Гц):
1 Гц = 1 кол/с= с-1

Т – период колебаний – минимальный промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех физических величин, характеризующих колебание

число полных колебаний за 2π секунд.
Фаза φ

Гармонические колебания являются всегда синусоидальными.
Частота и период гармонических колебаний не зависят от амплитуды.

Смещение точки описывается уравнением

колебаний запишем в следующем виде:
Из

абсолютной величине, равна амплитуде скорости в момент прохождения через

ускорение равно нулю при прохождении телом положения равновесия и достигает наибольшего значения, равного амплитуде ускорения при наибольших смещениях.

фазами смещения х и скорости υx.

то есть скорость

Тогда ускорение опережает смещение на π, или

то есть, смещение и ускорение находятся в противофазе

второго закона,

сила F пропорциональна х и всегда направлена к положению равновесия (поэтому ее и называют возвращающей силой).
Период и фаза силы совпадают с периодом и фазой ускорения.

(1)

Примером сил удовлетворяющих (1) являются упругие силы. Силы же имеющие иную природу, но удовлетворяющие (1) называются квазиупругими. Квазиупругая сила

где k – коэффициент квазиупругой силы.

(2)

уравнение динамики гармонических колебаний, вызываемых упругими силами:
или

Решение этого уравнения всегда будет выражение вида

(3)

Круговая частота незатухающих колебаний , но

тогда откуда

той работой, которую произведет возвращающая сила

механическая энергия гармонически колеблющегося тела пропорциональна квадрату амплитуды колебания.

Потенциальная энергия

Максимум
потенциальной энергии:
Максимум
кинетической энергии:

действием потенциальных (консервативных) сил, происходит переход кинетической энергии в

зависимости от отклонения от
положения равновесия

Рисунок 6

К

U

массой m, подвешенный на абсолютно упругой пружине с жесткостью

Т
Из второго закона Ньютона F = mа; или

Решение этого уравнения:

из невесомой, нерастяжимой нити, на которую подвешена масса, сосредоточенная

При отклонении маятника от вертикали, возникает вращающий момент,

Уравнение динамики вращательного движения :
момент инерции маятника

угловое ускорение

Т – зависит только от длины маятника и ускорения

Уравнение движения маятника

под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси,

l – расстояние между точкой подвеса и центром инерции маятника О-С.
Обозначим:

J – момент инерции маятника относит. точки подвеса O.

динамики движения маятника

здесь:



– приведенная длина

всегда больше l.
Точки
и
всегда будут лежать по

Применяя теорему Штейнера,
получим:

обладают свойством взаимозаменяемости
На этом свойстве

Все приведенные соотношения для математического и физического маятников справедливы для малых углов отклонения (меньше 15°), когда мало отличается от длины хорды (меньше чем на 1%).