1.5.1 Гармонические колебания. Амплитуда и фаза колебаний

Видеоурок: Гармонические колебания - Физика в опытах и экспериментах



Лекция: Гармонические колебания. Амплитуда и фаза колебаний

Гармонические колебания

Во время колебаний все состояния системы повторяются с некоторой периодичностью. 

Если данную периодичность можно описать законами синуса или косинуса, то такие колебания называются гармоническими.

Уравнения гармонических колебаний имеют следующий вид:

Данная зависимость позволит определить положение тела или состояние системы относительно начального состояния в любой момент времени.

Характеристика гармонических колебаний

1. Амплитуда - максимальное отклонение от начального положения. Обозначается [Хмак] = 1м.

2. Период - ФВ, характеризующая время одного полного колебания. Основная единица измерений - секунда (с).

 

t - все время движения
N - количество колебаний

В СИ период колебаний выражается в секундах [T]=c

3.  Частота - ФВ, определяющая количество колебаний, совершенных в единицу времени. Основной единицей измерения являются Герцы (Гц).




v - частота - число колебаний за 1 сек.
t - все время движения
N - количество колебаний
[v] = [Гц]

Частота и период связаны друг с другом обратной зависимостью.

4. Фаза - ФВ, определяющая временные рамки, на протяжении которых рассматриваются колебания системы. В уравнении колебаний фаза - аргумент функции. Измеряется в радианах (рад). Начальная фаза - это положение переменных величин в начальный момент времени.



ф - фаза колебаний
w - циклическая частота
 
5. Циклическая частота - это количество колебаний тела за 2п секунд. Измеряется в рад/с. В уравнении колебаний находится в аргументе функции перед временем.

Находится по формуле:





6. Скорость и ускорение колебаний. Так как скорость - первая производная от координаты, а ускорение - вторая производная, то, чтобы определить скорость и ускорение в любой момент времени следует воспользоваться следующей функцией:

 7. Сила, приводящая к гармоническим колебаниям:

Превращение энергии гармонических колебаний

Во время совершения гармонических колебаний справедлив закон сохранения энергии.

Вся механическая энергия, сумма потенциальной и кинетической энергии, во время гармонических колебаний остается неизменной.


В самой нижней точке, в начальном положении математического маятника, кинетическая энергия достигает своего максимума, так как в этой точке значение скорости максимальное.

В точке, где маятник достигает максимальной амплитуды, тело достигает максимальное значение потенциальной энергии.

В промежуточных значениях механическая энергия состоит из суммы кинетической и потенциальной энергии.

Е = Ек + Еп = Ек.мах = Еп.мах.

Эти же правила справедливы и для пружинного маятника.

Предыдущий урок
Следующий урок

Больше интересных статей:

  • 2.2 Характерные химические свойства и получение простых веществ - металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия; переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа)
  • 2.1.3 «Просвещенный абсолютизм». Законодательное оформление сословного строя
  • 2.1.2 Северная война. Провозглашение Российской империи
  • 1.4.6 Смута. Социальные движения в России в начале XVII в. Борьба с Речью Посполитой и со Швецией
  • 1.2.1 Возникновение государственности у восточных славян. Князья и дружина. Вечевые порядки. Принятие христианства
  • Оставить комментарий