Механические колебания и волны

Механические колебания. Виды колебаний.
Механические колебания – это движение или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.

Примеры механических колебаний:
покачивание веток деревьев на ветру
вибрация струн у музыкальных инструментов
движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля,
качания маятника в настенных часах
биения нашего сердца
движение качелей

Механические колебания в природе и технике
Отбойный молоток.
Транспорт
Поршень
Качели

Колебания в живых организмах
легкие
сердце

Виды колебаний
Механические колебания
Свободные колебания -колебания, возникающие в системе благодаря начальному запасу энергии под действием внутренних сил.
Вынужденные колебания- колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил.

Свободные колебания
Запас
энергии
Внутренние силы
К положению равновесия
Свободные колебания
Начальные условия
А=Хmax - амплитуда
Свободные колебания – это затухающие колебания.

Колебательные системы
Колебательная система – система тел, способных совершать колебательные движения.
Пример: маятник.
Физические системы, в которых происходят колебания - МАЯТНИКИ.

Маятник – твердое тело, подвешенное на нити или на пружине, или закрепленное на оси, совершающее колебание под действием силы тяжести.

Математический маятник- это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящаяся в поле тяжести Земли.
l >> r mгр.>> mнити
Колебательная система – опора, тело, нить, Земля.

Пружинный маятник- тело, подвешенное на пружине и совершающее колебания вдоль вертикальной оси под действием силы упругости пружины.
Колебательная система - опора, тело, пружина, Земля.

Гармонические колебания
Гармонические колебания – колебания, происходящие по закону синуса или косинуса).

Подвесим на нити воронку с песком.
Под воронкой положим длинную доску. Толкнув воронку, заставим ее качаться влево - вправо. Будем равномерно вытягивать доску из под воронки.
Струйка песка образует на доске линию, в математике называемую синусоидой .
График колебаний

Основные характеристики колебательного движения
1. Период - время одного полного колебания.
2. Линейная частота – число колебаний за 1 секунду.

3. Циклическая или круговая частота – число колебаний за 2π секунд.
4. Х [м] – смещение точки от положения равновесия в данный момент времени.
5. А=Хmax [м] – амплитуда – модуль максимального смещения тела от положения равновесия.
6. Фаза – физическая величина, описывающая состояние колебательной системы в данный момент времени.
– величина, стоящая под знаком синуса или косинуса.

Волны

Механические волны
Поперечные
Продольные
Происходят перпенди-
кулярно направлению их распространения, возникают только в твердых телах
Происходят вдоль направления распространения волн, возникают в любой среде (жидкости, в газах и тв. телах).

Волна переносит энергию без переноса вещества

Чтение графиков

Графики
1.Определите период, частоту и амплитуду колебания.