Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Физика

Механические колебания.  Просмотрен 343

Механическими колебаниями называют движения тел, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени.

Свободными называют колебания, возникающие под действием внутренних сил, т.е. сил действующих между телами внутри рассматриваемой системы тел.

Вынужденными называют колебания под действием внешних изменяющихся сил, т.е. сил действующих на тела системы со стороны других тел, не входящих в эту систему.

Условием возникновения свободных колебаний являются:

а) силы, действующие на тело, или хотя бы одна из них, должны зависит от координат;

б) силы трения в системе должны быть достаточно малы.

Общим признаком механических колебаний как физического процесса является повторяемость процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени, через который происходит повторение движение тела, называется периодом колебаний. Период колебаний Т выражается в секундах [1 с]. Физическая величина обратная периоду колебаний, называется частотой колебаний.

Частота определяет число колебаний происходящих за 1 с. За единицу частоты в СИ принят герц [1 Гц]. 1 Гц = 1 с-1.

Циклическая частота определяет число колебаний, происходящих за 2πс.

Связь между циклической частотой ω и частотой задается выражением:

Циклическая частота и период колебаний связаны соотношением:

Гармоническими называют колебания, описываемые уравнением:

где x – смещение тела от положения равновесия, ω – циклическая частота колебаний, t – время.

Модуль максимального смещения xm тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний. Величина, стоящая под знаком косинуса, называется фазой φ гармонического колебания:

Фаза колебаний φ0 в начальный момент времени t=0 называется начальной фазой. Тело небольших размеров, подвешенное на нерастяжимой нити, масса которой пренебрежимо мала по сравнению с массой тела, называют математическим маятником.

Максимального значения амплитуда вынужденных колебаний достигает при частоте ω внешней среды приблизительно равной собственной частоте ω0 колебаний системы ωω0.

Явление возрастания амплитуды установившихся вынужденных колебаний до максимального значения при приближении частоты изменения внешней силы к частоте свободных колебаний системы называется резонансом.

Автоколебаниями называются незатухающие колебания в системе, поддерживаемые внутренними источниками энергии при отсутствии воздействия внешней переменной силы. Частота и амплитуда автоколебаний определяется свойствами самой колебательной системы. Амплитуда не зависит от времени и от начального кратковременного воздействия, возбуждающего процесс колебаний.

Автоколебательную систему обычно можно разделить на три основных элемента: а) колебательную систему; б) источник энергии; в) устройство с обратной связью, регулирующее поступление энергии из источника в колебательную систему.

Энергия, поступающая из источника за период, равна энергии, потерянной в колебательной системе за тоже время.

 

Предыдущая статья:Температура. Уравнение состояния идеального газа. Следующая статья:Тема и идея пьесы роли и роли
page speed (0.0119 sec, direct)