24996

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

Шпаргалка

Физика

Свободные и вынужденные колебания. Свободные колебания. Вынужденные колебания.

Русский

2013-08-09

38.5 KB

92 чел.

Билет5

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

План ответа

1. Определение  колебательного  движения. 2. Свободные колебания. 3. Превращения энергии. 4. Вынужденные колебания.

Механическими колебаниями называют движения тела, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени. Основными характеристиками механических колебаний являются: смещение, амплитуда, частота, период. Смещение — это отклонение от положения равновесия. Амплитуда — модуль максимального отклонения от положения равновесия. Частота — число полных колебаний, совершаемых в единицу времени. Период — время одного полного колебания, т. е. минимальный промежуток времени, через который происходит повторение процесса. Период и частота связаны соотношением: v = 1/T.

Простейший вид колебательного движения — гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса (рис. 8).

Свободными — называют колебания, которые совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на систему, совершающую колебания. Например, колебания груза на нити (рис. 9).

Рассмотрим процесс превращения энергии на примере колебаний груза на нити (см. рис. 9).

При отклонении маятника от положения равновесия он поднимается на высоту h относительно нулевого уровня, следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией mgh. При движении к положению равновесия, к точке О, уменьшается высота до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке О вся потенциальная энергия mgh превратится в кинетическую энергию mvг/2. В положении равновесия кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия происходит превращение кинетической энергии в потенциальную, скорость маятника уменьшается и при максимальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. При колебательном движении всегда происходят периодические превращения его кинетической и потенциальной энергий.

При свободных механических колебаниях неизбежно происходит потеря энергии на преодоление сил сопротивления. Если колебания происходят под действием периодически действующей внешней силы, то такие колебания называют вынужденными. Например, родители раскачивают ребенка на качелях, поршень движется в цилиндре двигателя автомобиля, колеблются нож электробритвы и игла швейной машины. Характер вынужденных колебаний зависит от характера действия внешней силы, от ее величины, направления, частоты действия и не зависит от размеров и свойств колеблющегося тела. Например, фундамент мотора, на котором он закреплен, совершает вынужденные колебания с частотой, определяемой только числом оборотов мотора, и не зависит от размеров фундамента.

При совпадении частоты внешней силы и частоты собственных колебаний тела амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Такое явление называют механическим резонансом. Графически зависимость вынужденных колебаний от частоты действия внешней силы показана на рисунке 10.

 Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, зданий, мостов, если собственные их частоты совпадают с частотой периодически действующей силы. Поэтому, например, двигатели в автомобилях устанавливают на специальных амортизаторах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти «в ногу».

При отсутствии трения амплитуда вынужденных колебаний при резонансе должна возрастать со временем неограниченно. В реальных системах амплитуда в установившемся режиме резонанса определяется условием потерь энергии в течение периода и работы внешней силы за то же время. Чем меньше трение, тем больше амплитуда при резонансе.


Хт—
амплитуда

w — частота внешней силы

w0 — частота собственных колебаний


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15740. Организация производственно–сбытовой деятельности КХ «Луч» 161 KB
  Курсовая работа на тему: Организация производственносбытовой деятельности КХ Луч. Содержание. Введение. Краткая характеристика хозяйства. Организация коммерческой деятельности хозяйства. Управление в сбытовой сфере...
15741. Научная статья в педагогике 201 KB
  Научная статья в педагогике Дискурс проблемного стиля Статью которую мы вам предлагаем адресована прежде всего аспирантам и молодым учёным а также работникам образования пишущим на профессиональные темы. На первый взгляд тема публикации довольно известна: люб...
15742. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АУДИТОРНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ В ЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ 86 KB
  использование Аудиторной системы обратной связи в лекционной работе преподавателя Стариченко Б.Е. д.п.н. профессор УрГПУ Егоров А.Н. аспирант УрГПУ Аннотация Статья посвящена изучению дидактических возможностей аудиторных систем обратной связи АСОС и услов...
15743. Интернет-зависимость как педагогическая проблема 63 KB
  Интернетзависимость как педагогическая проблема Кузнецов Константин Валерьевич Компьютерные сети как вид телекоммуникации принципиально новый пласт социальной реальности. Наиболее широкое распространение в наше время получила компьютерная сеть Интернет так ж...
15744. УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 171 KB
  Управление учебной деятельностью студентов на основе сетевых информационных технологий Б.Е. Стариченко Р.П. Явич Л.В. Сардак Н. Давидович Статья посвящена построению системы удаленного взаимодействия преподавателя со студентами очной фор...
15745. Панорамный подход к проектированию педагогического исследования 104.5 KB
  Панорамный подход к проектированию педагогического исследования Владимир ЗАГВЯЗИНСКИЙ Статья которую мы вам предлагаем носит сугубо методологический теоретический характер. Но в то же время вдумчивому исследователю она раскрывает чёткий алгоритм действий в пои...
15746. СЛОВЕСНЫЙ ОБРАЗ В ЭПОХУ СИНКРЕТИЗМА 374 KB
  ЛЕКЦИЯ ПЕРВАЯ. СЛОВЕСНЫЙ ОБРАЗ В ЭПОХУ СИНКРЕТИЗМА Слово в эпоху синкретизма. Проблема генезиса и исходной формы образа. Эволюция образного сознания в эпоху синкретизма. Кумуляция как наиболее архаическая форма образа ее историческая семантика. Параллелизм его фо
15747. 13 замечаний Огилви о заголовках 26 KB
  13 замечаний Огилви о заголовках Фрагмент из книги рекламного гуру Дэвида Огилви Огилви о рекламеOgilvy on Advertising. Vintage Books Заголовки читают в пять раз большее число читателей чем основной текст. Это означает что продают как раз заголовки а 90 денег тратятся зря. Л...
15748. Культура делового общения 1.42 MB
  Культура делового общения В пособии сделана попытка рассмотреть деловой разговор в сфере предпринимательской деятельности с позиций его речевой логической психологической и невербальной культуры а также на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта оп...