Свободные и вынужденные колебания.
Гармонические колебания пружинного и математического маятников.
Изучение нового материала.
Смотреть видео по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=OcohFCTaAoM
Колебания – один из самых распространенных видов движения в природе и технике. Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона. Колеблются плоскости и фюзеляж самолета, кузов автомобиля, поршни двигателя. С колебаниями мы встречаемся и в живой природе: биение сердца, движение голосовых связок и т.д.
Запись в тетради:
Колебаниями называются физические процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые интервалы времени.
В зависимости от физической природы различают механические и электромагнитные колебания.
Механические колебания – такие движения тел, при которых через равные интервалы времени координаты движущегося тела, его скорость и ускорение принимают исходные значения.
Существуют два вида колебательных движений: свободные и вынужденные.
Свободные колебания – это колебания, происходящие в механической системе под действием внутренних сил системы после кратковременного воздействия внешней силы.(происходят только за счет начального запаса энергии, сообщенного системе).
Вынужденные колебания – колебания, возникающие под действием внешних сил, изменяющихся со временем по величине и направлению.
Условия возникновения колебаний в системе:
1. Система находится вблизи положения устойчивого равновесия.
2. Силы трения (сопротивления) достаточно малы.
Математический маятник – идеализированная колебательная система без трения, состоящая из невесомой и нерастяжимой нити, на которой подвешена материальная точка.
Демонстрация математического маятника.
Из уравнения гармонического колебания математического маятника а=-g/l х. ω² = g/.l. Так как Т=2π/ω, то Т=2π .
Известно, что в разных точках земного шара ускорение свободного падения разное. Оно зависит не только от формы Земли, но и от наличия в ее недрах тяжелых (металлы) и легких (газ, нефть) веществ. А значит и период колебаний маятника в разных точках будет разный. Это свойство используется, в частности, для определения залежей полезных ископаемых.
Аналогично выводится период колебаний пружинного маятника.
Демонстрация пружинного маятника.
Т=2π .
Период колебаний математического маятника не зависит от массы груза, а период колебаний пружинного и математического маятников не зависит от амплитуды колебаний.
Вывод формулы.
Обозначив ω²=k/m в уравнении колебаний пружинного маятника и ω²=g/l в уравнении колебаний математического маятника получим уравнение а=-ω х. Это уравнение дифференциальное, решением которого будет уравнение х=Х
Гармонические колебания – колебания, при которых смещение зависит от времени по закону синуса или косинуса.
Амплитуда колебания – максимальное значение величины, испытывающей колебания по гармоническому закону. (стоит перед косинусом). [Х]=[м]
Период колебания Т – время одного полного колебания. [Т]=[с]
Частота – число полных колебаний, совершаемых телом за 1 с. [ν]=[Гц]
Циклическая частота – число полных колебаний, совершаемых за 2π секунд.[ω]=[рад/с]
Письменно решить задачу
957 (ж) – 909 (с).
Домашнее задание.
Изучить § 13,14, 15.
Выполнить А. 1 – А. 3 стр. 65.