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

28630. Концепция типа данных 64.5 KB
  Пример программы с простыми типами и оператором выбора. Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми символьным строковым и булевским. Стандартные типы данных это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля.
28631. Структурный тип - Массив 48.5 KB
  Понятие массива в Паскале. Описание массивов и доступ к элементам массива. Понятие массива в Паскале. Идея массива состоит в том чтобы объединить в одно целое фиксированное количество элементов одного и того же типа.
28632. Структурный тип - Строка 37 KB
  m] of char; где: m максимальная длина строки число диапазона 0 . Строки длины до 255 соответствуют типу string без указания длины строки. Нулевая позиция строки является специальной позицией в которой хранится текущая длина строки код ASCII представляющий длину строки. Доступ к компоненту строки символу строки осуществляется также как к элементу массива т.
28633. Структурный тип - Множество 45.5 KB
  Понятие о типе Множество в Турбо Паскале. Описание типа Множество и константымножества . Понятие о типе Множество в Турбо Паскале.
28634. Структурный тип - Запись 49.5 KB
  Запись как объединение неоднородных данных. Запись как объединение неоднородных данных. Объединение таких данных общий структурный типанкета затруднительно сделать в рамках массива или множества. Этот структурный тип специально введен для объединения любого конечного числа неоднородных данных.
28635. Структурный тип - Файл 48 KB
  Концепция файла в Паскале. Стандартные процедуры и функции работы с файлами. Особенности работы с типизированными файлами. Концепция файла в Паскале.
28636. Динамическая память и указатели 54 KB
  Все рассмотренные ранее типы данных (кроме типа file) представляли статические структуры. Память выделялась под переменные этих типов до выполнения программы, а размер выделяемой памяти определялся по описаниям соответствующих переменных (например, для переменной типа byte выделялся 1 байт оперативной памяти). Такая память является статической, поскольку её размер не может изменяться при выполнении программы.
28637. Базисные конструкции языка 89.5 KB
  Структура программы. Для этого в структуре программы предусмотрен раздел описаний. Необходимо научиться читать программы понимая смысл написанного а затем и писать собственные пусть вначале и несложные программы. научиться читать программы .
28638. Простые операторы и программы с линейной структурой 61.5 KB
  Простые операторы ввода и вывода. Простые операторы ввода и вывода. Эти операторы Турбо Паскаля обеспечивают простейшие формы ввода с клавиатуры и вывода на экран дисплея в текстовом режиме. К простым операторам ввода и вывода относятся операторы read readln write writeln реализующие так называемый потоковый вводвывод при котором ввод и вывод рассматриваются как непрерывный поток символов и строк протекающий через экран дисплея.