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

44881. Органы власти 11.25 KB
  Он назначает командующих вооруженными силами и Корпуса стражей исламской революции а также членов Совета попечителей органа призванного гарантировать что все законодательные акты соответствуют принципам ислама. Конституция 1979 предусматривала создание Совета попечителей в задачу которого входила проверка всех законодательных актов на соответствие исламским законам. Совет попечителей состоял из шести беспристрастных религиозных лидеров назначаемых Руководителем и шести юристов избираемых меджлисом и специализирующихся в различных...
44882. Electrical engineering 14.41 KB
  Electricаl engineering sometimes referred to s electricl nd electronic engineering is professionl engineering discipline tht dels with the study nd ppliction of electricity electronics nd electromgnetism. The field first becme n identifible occuption in the lte nineteenth cent ury with the commerciliztion of the electric telegrph nd electricl power supply . The term electricl engineering my or my not encompss electronic engineering. Where distinction is mde electricl engineering is considered to del with the problems ssocited with...
44883. Вторая половина ХХ века с 60-х гг. 20 века 14.64 KB
  Построение европейской зоны высшего образования как ключевого направления развития мобильности граждан с возможностью трудоустройства. Обеспечение конкурентоспособности европейских вузов с другими системами образования в борьбе за студентов деньги влияние. Достижение большей совместимости и сравнимости национальных систем высшего образования.Повышение качества образования.
44885. Веберовская категория “идеального типа”, возможности ее применения в социологическом анализе 15.49 KB
  Веберовская категория €œидеального типа€ возможности ее применения в социологическом анализе. Вебер использует понятие идеального типа. Вебер предполагал что социологи отбирают в качестве характеристик идеального типа определенные аспекты поведения или институтов которые доступны для наблюдения в реальном мире и преувеличивают их до форм логически понятной интеллектуальной конструкции. Например конкретные бюрократические организации могут не совпадать в точности с элементами идеального типа бюрократии однако знание этого идеального...
44886. Решения по результатам диагностики 26.3 KB
  Решения по результатам диагностики Техническая оценка участков трубопровода должна включать в себя следующие этапы: анализ информации содержащейся в техническом паспорте и банке данных; техническое обследование участка анализ результатов; определение степени опасности дефектов; оценка общего напряженнодеформированного состояния участка и его отдельных мест; оценка работоспособности участка; принятие решений о дальнейшей эксплуатации или ремонте и о технических мероприятиях по восстановлению несущей способности участка. На...
44887. Gesunde Ernährung im Job fällt vielen schwer 25.5 KB
  Den meisten bleibt bei der rbeit schlicht keine Zeit in Ruhe zu essen ht eine Umfrge ergeben. Die Kntine ht ml wieder Nudeln mit Tomtensoße der nächste Imbiss ist ein Döner und Zeit fürs Essen bleibt sowieso kum der Chef drängt schon mit dem nächsten Projekt. So oder so ähnlich geht es vielen Berufstätigen in Deutschlnd.
44888. Политическая жизнь Англии 40.5 KB
  Лидер консерваторо вБенджамин Дизраэли слыл одним из самых ловких политиков страны. внес в парламент законопроект о расширении избирательного права Дизраэли будучи в оппозиции провалил его. Несмотря на большие заслуги Дизраэли перед страной кичливые ториаристократы долгое время не признавали его считая выскочкой Дизраэли происходил из еврейской семьи принявшей христианство. Но по мере укрепления партии авторитет Дизраэли возрастал в 1876 г.
44889. «Гнездо» Аксаковых. Творческий путь С.Т. Аксакова, место и значение его творчества в истории русской литературы 29 KB
  Гнездо Аксаковых. Аксакова место и значение его творчества в истории русской литературы. Аксаков Сергей Тимофеевич 17911859 его сыновья: Константин 18171860 Иван 18231886. Аксаков родился в Уфе в старинной дворянской семье отец чиновник мать дочь наместника.