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

12854. СТРАШНЫЙ СУД Карточная групповая профориентационная игра 182 KB
  СТРАШНЫЙ СУД Карточная групповая профориентационная игра Эта игра помогает подростку увидеть свои возможности и в соответствии с ними выбирать профессиональные и жизненные цели. Игра имеет диагностические психокоррекционные и прогностические аспекты. ОБЩЕЕ
12855. ИГРА Профконсультация 208.5 KB
  ИГРА Профконсультация Целью игры профконсультация является специально организованная помощь школьников друг другу при выборе профессии под наблюдением и контролем психолога. Игра имеет разные варианты которые имеют отдельные описания. В некоторых вариантах иг
12856. БУДЬ ГОТОВ! Активизирующая профориентационная методика 118 KB
  БУДЬ ГОТОВ Активизирующая профориентационная методика Цель этой методики повысить у старшеклассников уровень осознания своей готовности к различным видам профессионального труда.Эту методику можно использовать при работе с классом группой а можно в индивидуа...
12857. ИГРА УГАДАЙ ПРОФЕССИЮ 35 KB
  ИГРА УГАДАЙ ПРОФЕССИЮ ЦЕЛЬ ИГРЫ. Знакомство школьников с научной схемой анализа профессий. Игра используется при изучении тем Профессиограмма Формула профессии а также при знакомстве с конкретными профессиями различных отраслей народного хозяйства. УСЛОВИЯ ИГ
12858. Психологическая игра Звездные планеты 35.5 KB
  Психологическая игра Звездные планеты Цель игры: поставить перед детьми проблему по созданию новых планет. Психологическая цель: обучить детей совместной практической деятельности. Задачи: Развивать навыки сотрудничества и умение соревноваться со сверстниками п...
12859. СЦЕНАРИЙ ДЛЯ СВОБОДНОГО ПЛАВАНИЯ 89 KB
  СЦЕНАРИЙ ДЛЯ СВОБОДНОГО ПЛАВАНИЯ Существуют истории финал которых заранее не известен. Есть только многочисленные дороги распутья перекрестки и изредка камни с кратким описанием последствий: направо пойдешь... налево пойдешь... Остается только догадываться что ждет...
12860. НАЧИНАЕМ РАЗГОВОР Игра для учащихся пятых классов 37.5 KB
  НАЧИНАЕМ РАЗГОВОР Игра для учащихся пятых классов В одном из номеров Школьного психолога за этот год читатели имели возможность познакомиться с моделью психологопедагогического сопровождения школьников на этапе перехода из начальной школы в среднюю см. ст
12861. ПЕРВЫЙ КЛАССНЫЙ ЧАС В 5 КЛАССЕ 31.5 KB
  ПЕРВЫЙ КЛАССНЫЙ ЧАС В 5 КЛАССЕ Возраст 10 11 12 лет. Дети этого возраста обучаются у нас в пролицейском отделении. Поступают после начальной школы и переходят от нас во взрослый лицей через 3 года. Поступают из всех школ района умные замечательные с огромным желанием...
12862. Большая игра «По дороге из желтого кирпича» 52.5 KB
  Большая игра По дороге из желтого кирпича Гончарова Жанна Викторовна педагогпсихолог Как показывает практика большинство детей переходящих в пятый класс особенно в случаях поступления в другое учебное заведение испытывает двойственные чувства. С одной стор...