Уникальные учебные работы для студентов


Реферат по физики на тему механические колебания

Поскольку я планирую после школы продолжить свое образование в техническом ВУЗе, в результате выполнения данной работы надеюсь не только закрепить имеющиеся знания по этому разделу физики, но и углубить. Для достижения поставленной мною цели я решу следующие задачи: Колебательное движение - одно из самых распространенных движений в природе и технике.

Почти невозможно назвать такую область, в реферат по физики на тему механические колебания не встречались бы колебания. Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, трава на лугу.

Колеблются струны музыкальных инструментов, мембрана телефона, диффузор громкоговорителя, фундаменты машин, трубопроводы, плоскости самолета, корпус ракеты, поршень двигателя внутреннего сгорания и т. Многие химические явления также сопровождаются колебаниями.

Реферат по предмету: физика на тему: Механические колебания и волны

С колебаниями мы встречаемся и в жизни нашего организма. Биение сердца, движение голосовых связок - все это примеры колебательного движения. Колебательные движения происходят и в жизни нашей планеты землетрясения, приливы и отливыи в астрономических явлениях например, пульсирует Солнце, совершая одно колебание за 160 мин.

Свободные колебания В природе, и особенно в технике, чрезвычайно большую роль играют тела и устройства, которые сами по себе способны совершать реферат по физики на тему механические колебания движения.

Свободные колебания

Такие колебания называют поэтому свободными колебаниями. Если толкнуть или отклонить от вертикали висящий на веревке груз, то он начнет качаться, т. Это и будут свободные колебания. Подобно этому в результате первоначального толчка будет периодически колебаться вода в стакане, груз, подвешенный на пружине, вагон или автомобиль на своих рессорах, качели, зажатая одним концом металлическая пластинка, натянутая струна, стрелка компаса и т.

Все такие тела или совокупности тел, которые сами по себе могут совершать периодические движения, или колебания, называют колебательными системами. Всем колебательным системам присущ ряд общих свойств.

Механические колебания

Рассмотрим главные из них: У физического маятника - это положение, в котором центр масс подвешенного шарика находится на одной вертикали с точкой подвеса; у вертикального пружинного маятника - положение, в котором сила тяжести уравновешивается силой упругости пружины; у горизонтального пружинного маятника - положение, при котором обе пружины деформированы одинаково.

Происхождение этой силы может быть различным. Например, у физического маятника - это равнодействующая силы тяжести и силы реакции нитиа у пружинных маятников - сила упругости пружин. Этому мешает его инертность. Перечисленные свойства приводят к тому, что если колебательную систему тем или иным способом вывести из состояния устойчивого равновесия, то в ней в отсутствие внешних сил возникнут и некоторое время будут сохраняться колебания.

Теневая проекция шарика, движущегося по окружности Прикрепим к равномерно вращающемуся диску шарик на стержне и осветим его сбоку рис. При вращении диска тень шарика будет колебаться на стене. Нетрудно построить графическое изображение этих колебаний. Теми же реферат по физики на тему механические колебания цифрами от 1 до 16 занумерованы положения тени на стене АВ; эти точки получены путем опускания на прямую АВ перпендикуляров из точек окружности.

Именно так проецируется тень на стену, если шарик освещать пучком параллельных лучей. Для того чтобы развернуть колебания проекции шарика подобно тому, как это делает зеркальный барабан, построим ряд равноотстоящих друг от друга прямых, параллельных АВ. Последовательные положения проекции тени 1, 2, 3, …, 16 мы будем теперь наносить не на одной и той же прямой, а на следующих реферат по физики на тему механические колебания за другом, как это показано в правой части рисунка 2.

Построение развертки гармонического колебания Проведя через отмеченные таким способом точки непрерывную кривую, мы находим волнистую линию, указывающую последовательные положения тени шарика, т. Гармоническое колебание является специальным, частным видом периодического колебания. Этот вид колебания очень важен, так как он чрезвычайно часто встречается в самых различных колебательных системах. Колебания груза на пружине, реферат по физики на тему механические колебания, маятника, зажатой металлической пластинки как раз и является по своей форме гармоническим.

Следует заметить, что при больших амплитудах колебания указанных систем имеют несколько более сложную форму, но они тем ближе к гармоническому, чем меньше амплитуда колебаний. В определении гармонического колебания речь идет о параллельной проекции, то есть положение точки, движущейся по окружности, сносится на прямую АВ посредством параллельных между собой перпендикуляров к АВ.

Поэтому очень часто гармоническое, или простое, колебание называют также синусоидальным колебанием. Продолжительность одного колебания называется периодом колебания. Обозначают период буквой Т и выражают в секундах. Колебания характеризуются также частотой колебаний. Частота колебаний - это число колебаний в единицу времени.

  • Вследствие чего механическая энергия колеблющегося тела будет непрерывно уменьшаться, переходя в другие формы энергии и рассеиваясь в окружающую среду;
  • При качаниях маятника груз движется ускоренно по дуге ВА рис;
  • Этот вывод можно легко иллюстрировать непосредственным опытом, взяв два одинаковых маятника и сообщив одному из них качание в плоскости, а другому - вращение по конусу.

За единицу частоты принимают частоту такого колебания, при котором в единицу времени совершается одно колебание. Эта единица называется герц Гц: Между периодом колебаний и его частотой следующая связь: Если за время t произошло N полных колебаний, то период колебания определяется формулой: Если тело, прикрепленное к пружине рисунок 4отклонить от положения равновесия на расстояние А, например, влево, то оно, пройдя через положение равновесия, отклонится вправо.

Это следует из закона сохранения энергии. Потенциальная энергия сжатой или растянутой пружины равна где k - жесткость пружины и x - ее удлинение. Значит, потенциальная энергия - это полная механическая энергия системы реферат по физики на тему механические колебания этот момент. Реферат по физики на тему механические колебания условиться, что сила трения равна нулю, а другие силы уравновешены, то нашу систему можно считать замкнутой и ее полная энергия при движении не может измениться. А полная энергия не может измениться.

  1. Электрические сигналы поступают на обмотку, которая создает магнитное поле.
  2. После первого толчка качели будут совершать лишь очень малые колебания. Волна как процесс распространения колебаний в упругой среде.
  3. Возникшая сила упругости, уравновесила силу тяжести. Понятие периода колебаний, за который фаза колебания получает приращение.

Значит, она снова равна Это и означает, что и вправо тело отклонится на реферат по физики на тему механические колебания равное А. В этом положении полная энергия тела равна его кинетической энергии где m - масса тела и - его скорость она в этот момент максимальна.

Но эта кинетическая энергия тоже должна иметь значение равное. Следовательно, при колебательном движении происходит превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно.

В любой же точке между положениями равновесия и максимального отклонения тело обладает и кинетической энергией, и потенциальной, но их сумма, то есть полная энергия в любом положении тела, равна. Полная механическая энергия W колеблющегося тела пропорциональна квадрату амплитуды и его колебаний 4.

Математический маятник Маятником является всякое тело, подвешенное так, что его центр тяжести находится ниже точки подвеса. Значит груз, подвешенный на веревке, это колебательная система подобная маятнику настенных часов. У всякой системы, способной совершать свободные колебания, имеется устойчивое положение равновесия.

У маятника - это то положение, при котором центр тяжести находится на вертикали под точкой подвеса. Если мы выведем маятник из этого положения или толкнем его, то реферат по физики на тему механические колебания начнет колебаться, отклоняясь то в одну, то в другую сторону от положения равновесия. Мы знаем, что наибольшее отклонение от положения равновесия, до которого доходит маятник, называется амплитудой колебаний. Амплитуда определяется тем первоначальным отклонением или толчком, которым маятник был приведен в движение.

Это свойство - зависимости амплитуды от условий в начале движения - характерно не только для свободных колебаний маятника, но и вообще для свободных колебаний очень многих колебательных систем.

Период колебаний физического маятника зависит от многих обстоятельств: Реферат по физики на тему механические колебания обстоит дело для математического маятника. Математическим маятником называется подвешенный к тонкой нити груз, размеры которого много меньше длины нити, а его масса манного больше массы нити.

Это значит, что тело груз и нить должны быть такими, чтобы груз можно было считать материальной точкой, а нить невесомой. Из наблюдений над подобными маятниками можно установить следующие простые законы. Если, сохраняя одну и ту же длину маятника расстояние от точки подвеса до центра тяжести грузаподвешивать разные грузы, то период колебаний получится один и тот же, хотя массы грузов сильно различаются.

Период математического маятника не зависит от массы груза.

Механические колебания и волны

Сида, действующая на тело в любой точке траектории, направлена к положению равновесия, а в самой точке равновесия равна нулю. Сила пропорциональна отклонению тела от положения равновесия. Колебания маятника в плоскости а и движение по конусу б 4.

Если при пуске маятника отклонять его на разные но не слишком большие углы, то он будет колебаться с одним и тем же периодом, хотя и с разными амплитудами. Пока не слишком велики амплитуды, колебания достаточно близки по своей форме к гармоническим, и период математического маятника не зависит от амплитуды колебаний.

Впервые этот факт был установлен в 1655 г. Галилеем якобы при следующих обстоятельствах. Галилей наблюдал в Пизанском соборе качания паникадила в православном храме центральная люстра, реферат по физики на тему механические колебания со множеством свечей или реферат по физики на тему механические колебания на длинной цепи, которое толкнули при зажигании.

В течение богослужения размахи качаний постепенно затухали глава 8т. В качестве указателя времени Галилей пользовался собственным пульсом. Это свойство маятника оказалось не только удивительным, но и полезным.

Галилей предложил использовать маятник в качестве регулятора в часах. Во времена Галилея часы приводились в действие грузом, а для регулировки хода применялось грубое приспособление типа лопастей ветряной мельницы, которое использовало сопротивление воздуха.

Теория колебаний‎

Для отсчета равных промежутков времени можно было бы использовать маятник, ибо малые колебания совершаются за то же время, реферат по физики на тему механические колебания и большие, вызываемые случайными порывами ветра.

Столетие спустя после Галилея часы с маятниковым регулятором вошли в обиход, но мореплаватели по-прежнему нуждались в точных часах для измерения долготы на море.

Была объявлена премия за создание таких морских часов, которые позволяли бы измерять время с достаточной точностью. Премию получил Гариссон за хронометр, в котором для регулирования хода использовались маховое колесо баланс и специальная пружина. Выведем теперь формулу для периода колебаний математического маятника. При качаниях маятника груз движется ускоренно по дуге ВА рис.

Расчет движения тела под действием непостоянной силы довольно сложен.

Поэтому для упрощения поступим следующим образом. Заставим маятник совершать не колебание в одной плоскости, а описывать конус так, чтобы груз двигался по окружности рис. Это движение может быть получено в результате сложения двух независимых колебаний: Очевидно, периоды обоих этих плоских колебаний одинаковы, так как любая плоскость качаний ничем не отличается от всякой.

Следовательно, и период сложного движения - обращения маятника по конусу - будет тот же, что и период качания в одной плоскости. Этот вывод можно легко иллюстрировать непосредственным опытом, взяв два одинаковых маятника и сообщив одному из них качание в плоскости, а другому - вращение по реферат по физики на тему механические колебания. Если угол отклонения от вертикали невелик малые амплитуды!

VK
OK
MR
GP