32754

Гармонический осциллятор. Энергия гармонического осциллятора. Сложение одинаково направленных и взаимно перпендикулярных колебаний

Доклад

Физика

Свободные колебания такой системы представляют собой периодическое движение около положения равновесия гармонические колебания. Если трение не слишком велико то система совершает почти периодическое движение синусоидальные колебания с постоянной частотой и экспоненциально убывающей амплитудой. Если осциллятор предоставлен сам себе то говорят что он совершает свободные колебания. Если же присутствует внешняя сила зависящая от времени то говорят что осциллятор испытывает вынужденные колебания.

Русский

2013-09-05

54 KB

20 чел.

29.Гармонический осциллятор. Энергия гармонического осциллятора. Сложение одинаково направленных и взаимно перпендикулярных колебаний.

Гармонический осциллятор — это грузик на гладком стержне, поддерживаемый с двух концов пружинами.

В классической механике, гармонический осциллятор — это система, которая при смещении из положения равновесия испытывает действие возвращающей силы F, пропорциональной смещению x (согласно закону Гука):

где k — положительная константа, описывающая жёсткость системы.

Если F — единственная сила, действующая на систему, то систему называют простым или консервативным гармоническим осциллятором. Свободные колебания такой системы представляют собой периодическое движение около положения равновесия (гармонические колебания). Частота и амплитуда при этом постоянны, причём частота не зависит от амплитуды.

Если имеется ещё и сила трения (затухание), пропорциональная скорости движения (вязкое трение), то такую систему называют затухающим или диссипативным осциллятором. Если трение не слишком велико, то система совершает почти периодическое движение — синусоидальные колебания с постоянной частотой и экспоненциально убывающей амплитудой. Частота свободных колебаний затухающего осциллятора оказывается несколько ниже, чем у аналогичного осциллятора без трения.

Если осциллятор предоставлен сам себе, то говорят, что он совершает свободные колебания. Если же присутствует внешняя сила (зависящая от времени), то говорят, что осциллятор испытывает вынужденные колебания.

Механическими примерами гармонического осциллятора являются математический маятник (с малыми углами смещения), груз на пружине, торсионный маятник и акустические системы. Среди других аналогов гармонического осциллятора стоит выделить электрический гармонический осциллятор.

Сложение взаимно перпендикулярных колебаний

6.1. Пусть и , тогда траекторией будет прямая линия, рис. 5: .

6.2. При и , траекторией будет эллипс, ( рис. 6):

(x2/A2)+(y2/B2)=1.

При разных частотах складывающихся колебаний результирующие траектории будут иметь более сложный вид.

Замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два взаимно перпендикулярных колебания, называются фигурами Лиссажу.

Сложение гармонических колебаний, направленных вдоль одной прямой.

Рассмотрим сложение одинаково направленных колебаний одного периода, но отличающихся начальной фазой и амплитудой. Уравнения складываемых колебаний заданы в следующем виде:

где и - смещения; и - амплитуды; и - начальные фазы складываемых колебаний. Амплитуду результирующего колебания удобно определить с помощью векторной диаграммы (рис. 7.5), на которой отложены векторы амплитуд и складываемых колебаний под углами и к оси х и по правилу параллелограмма получен вектор амплитуды суммарного колебания . Если равномерно вращать систему векторов (параллелограмм) и проектировать векторы на ось OY, то их проекции будут совершать гармонические колебания в соответствии с заданными уравнениями. Взаимное расположение векторов , и при этом остается неизменным, поэтому колебательное движение проекции результирующего вектора тоже будет гармоническим.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55256. Префікс як значуща частина слова 51 KB
  Мета уроку: ознайомити учнів з роллю префіксів у словах їх словотворчою функцією з найуживанішими префіксами; формувати вміння утворювати нові слова за допомогою префіксів; розвивати уміння аналізувати...
55257. Багатогранна творчість Кобзаря 92.5 KB
  До Шевченка треба доростати всім життям. У довідниках зі світової літератури існує навіть окреме визначення – шевченківський вірш тобто деякі стилістичні особливості творчості Шевченка стали знахідкою не лише вітчизняних митців а й поетів інших літератур. Тільки літературна спадщина Шевченка – це Кобзар 9 повістей п’єса Назар Стодоля уривки драматичних творів щоденник листи. А величність картин Шевченка II.
55258. Найважливіші принципи розміщення продуктивних сил, їх значення для ефективного розміщення підприємств і галузей 24.31 KB
  Принцип розміщення підприємств згідно з раціональними формами суспільної організації виробництва. До таких форм належать концентрація, спеціалізація, кооперування й комбінування.
55260. Природно-ресурсний потенціал, його структура. Забезпеченість України природними ресурсами 25.81 KB
  Природно-ресурсний потенціал території – цілісна система складноорганізованих обєктів, цілісність якого визначається закономірним сполученням взаємозумовлених природних і соціально-економічних звязків і залежностей, що поєднують територіально всі природні ресурси
55261. Презентация фрагментов работы учащихся 7-го класса по созданию учебного проекта «Построение средневекового города в Киевской Руси и Британии» (в рамках «global simulation») 58 KB
  Смещается акцент с фронтальной на групповую парную и самостоятельную работу результат выводится на продуктивный уровень обеспечивается развивающий потенциал уроков наряду с познавательной активностью и в довершении способствует формированию навыков командной работы. Тема: Презентация фрагментов работы учащихся 7го класса по созданию учебного проекта Построение средневекового города в Киевской Руси и Британии в рамках globl simultion Тип урока: интегрированный с использованием билингвальных технологий. Цели урока: представить...
55263. Основні фактори розміщення продуктивних сил, їх вплив на розміщення виробництва 25.69 KB
  Фактори розміщення це реалізація закономірностей і принципів при врахуванні конкретних умов, що впливають на вибір місць розташування промислових підприємств і формування територіально-виробничих комплексів.
55264. Поняття компютерної презентації. Основне призначення системи підготовки презентації 68.5 KB
  Мета уроку: навчальна: отримати уявлення про мультимедіа, познайомитися з програмою для створення мультимедійних презентацій; навчитися технології створення і демонстрації електронних презентацій; розвиваюча: розвиток мислення, пізнавальних інтересів, навиків роботи на компютері, роботи з мультимедійними програмними засобами...