Механические колебания и волны. Решение задач

Движение, при котором состояния тела с течением времени повторяют-ся, причем тело проходит через по-ложение устойчивого равновесия по-очередно в противоположных нап-равлениях, называют механическим колебательным движением.
Маятник — твердое тело, совершаю-щее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.
Маятник
Нитяной
Пружинный

Гармонические колебания
колебания, при которых смещение колеблющейся точки от положения равновесия изменяется с течением времени по закону синуса или косинуса
Уравнения гармонических колебаний
Кинематический закон гармонического движения

Смещение
Амплитуда
Циклическая
частота
Начальная фаза
Фаза колебаний

Смещение
Амплитуда
Циклическая
частота
Начальная фаза
Фаза колебаний
При колебаниях периодически проис­ходит переход потенциальной энергии в кинетическую и обрат­но.

Кинетическая энергия
Потенциальная энергия

Характеристики волн
Амплитуда
Частота
Период
А
Т
Волна — изменение состояния среды, распространяющееся в пространстве и времени.

Характеристики волн
Скорость распространения
физическая величина, определя-емая расстоянием, которое прохо-дит любая точка фронта волны за единицу времени.
Длина волны
Расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в оди-наковых фазах.

Эхо — это явление отражения звуко-вых волн от плотных объектов.
Отражение — это изменение направ-ления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвраща-ется в среду, из которой он пришёл.
Эхо

Задача 1. По представленному графику определите амплитуду и период колебаний нитяного маятника.
Решение:
х, см
t, с
0
-1
1
2
1. Отмечаем точку равновесия.
2. Находим амплитуду колебаний, т.е. максимальное смещение тела от положения равновесия.
А = 1 см.
3. Определяем период колебаний — время одного полного колебания.
N = 2, t = 2 c.
Ответ:
А = 1 см, Т = 1 с.

Задача 2. Пружинный маятник совершил за 4 секунды 16 полных колебаний. Определите период и частоту колебаний этого маятника.
t = 4 с
N = 16
Т = ?
ν = ?
Решение:
или
Ответ: Т = 0,25 с; v = 4 Гц.
Характерная особенность механических колебаний

Задача 3. Длина океанической волны составляет 270 метров, период составляет 13,5 секунды. Определите скорость распространения волн.
Решение:

Задача 4. Определите, во сколько раз будет отличаться длина звуковой волны при переходе из воздуха в воду. Считать, что скорость распространения звука в воздухе 340 м/с, в воде 1450 м/с.
Решение:
При переходе волны из одной среды в другую частота колебаний сохраняется.

Задача 5. В результате выстрела было услышано эхо через 20 секунд после произве-денного выстрела. Определите расстояние до преграды, если скорость звука соста-вляла 340 м/с.
t = 20 c
s = ?
Решение:
Эхо – это отраженная волна.
Ответ: s = 3400 м.