маятник. волны

Механические колебания и волны
Механические колебания
Механические волны

Колебания
Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.
Виды колебаний:
Свободные (происходят без воздействия внешних сил).
Вынужденные (происходят под воздействием внешних периодически изменяющихся сил).

Условия возникновения колебаний
Система должна находится в устойчивом равновесии.
Колеблющееся тело должно обладать достаточно большой инертностью.
В системе должны быть достаточно малы силы сопротивления (трения).

Колебания
Виды равновесия
Колебательные системы
Характеристики колебаний
Резонанс
Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t
Уравнение колебаний
Решение уравнения колебаний
График
Гармонические колебания
Затухающие колебания

Виды равновесия
Неустойчивое
Устойчивое
Безразличное

Неустойчивое равновесие

Устойчивое равновесие

Безразличное равновесие

Колебательные системы
Колебательная система – это система, в которой могут происходить свободные колебания. (Маятник).
Пружинный маятник
Математический (нитяной) маятник.

Характеристики колебаний
Амплитуда – наибольшее отклонение колеблющейся частицы от положения равновесия.
Период – время, за которое происходит одно полное колебание.
(Период зависит от параметров колебательной системы.)

Характеристики колебаний
Частота – величина, показывающая сколько колебаний происходит за единицу времени.
(Частота – величина обратная периоду.)
Частота свободных колебаний системы – собственная частота.
Фаза колебаний – величина, позволяющая определить состояние колеблющейся системы в данный момент времени.

Фаза колебаний
Колебания происходят в одинаковых фазах.
Колебания происходят в противоположных фазах.
Колебания происходят в различных фазах.

Пружинный маятник.
0

Пружинный маятник

Пружинный маятник
Скорость начинает возрастать под действием силы упругости.
t=0

Пружинный маятник
Скорость продолжает возрастать под действием силы упругости.
0

Пружинный маятник
Скорость достигает максимального значения, движение происходит вследствие инертности тела.
t=T/4

Пружинный маятник
Скорость меняет свое направление и увеличивается под действием силы упругости.
T/4

Пружинный маятник
Тело останавливается.
t=T/2

Пружинный маятник
Скорость уменьшается под действием силы упругости.
T/2

Пружинный маятник
Скорость тела достигает своего максимального значения, движение происходит вследствие инертности тела.
t=3T/4

Пружинный маятник
Скорость тела уменьшается под действием силы упругости.
3T/4

Пружинный маятник
Тело останавливается.
t=T

Математический (нитяной) маятник
0

Резонанс
Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды колебаний при совпадении чстоты внешней силы и собственной частоты колебаний системы.

Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t

Расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t
За промежуток времени, равный периоду колебаний колеблющееся тело проходит расстояние равное 4А.
S- расстояние, пройденное колеблющимся телом за время t.

Уравнение колебаний

Уравнение колебаний

Решение уравнения колебаний

Фаза колебаний

График колебаний

Гармонические колебания
Гармонические колебания – колебания, которые происходят под действием силы пропорциональной смещению колеблющейся точки и направленной противоположно этому смещению.
Гармонические колебания – это колебания , которые происходят по закону синуса или косинуса .

Затухающие колебания
Причина затухания колебаний – силы сопротивления.

Волны
Определение волны
Поперечные волны
Продольные волны
Характеристики волны
График волны
Уравнение бегущей волны
Звуковые волны

Волны
Волна – это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
При распространении волны не происходит распространение частиц, а происходит распространение состояния среды. (Волна не переносит вещество, но переносит энергию).
Распространение волны происходит с конечной скоростью.

Волны
Поперечная волна – это волна, в которой колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
Поперечные волны могут распространяться в твердых телах и на границе двух сред.

Поперечная волна

Волны
Продольная волна – это волна, в которой колебания происходят вдоль направления распространения волны.
Продольные волны могут распространяться в газах, жидкостях и твердых телах.

Продольная волна

Смешанная волна

Характеристики волны
Амплитуда – максимальное отклонение частиц от положения равновесия.
Длина волны – расстояние между двумя ближайшими точками, совершающими колебания в одной фазе.
Период волны – равен периоду колебаний источника волны. (За время равное периоду волна проходит расстояние, равное своей длине).
Частота волны – величина обратная периоду.
Фаза – величина, характеризующая состояние среды в данной точке.

Профиль волны в определенный момент времени

Уравнение бегущей волны

Интерференция механических волн
Интерференция – это явление сложения волн в пространстве.

Звуковые волны

Эхо

Реверберация