Колебательное движение. Свободное колебание. Величины, характеризующие колебательное движение.
Одним из видов неравномерного движения является колебательное движение.
Примеры колебательного движения:
движение иглы швейной машины, движение качелей, движение маятника часов.
Повторяющиеся через равные промежутки времени движения, при которых тело многократно и в разных направлениях проходит положение равновесия, называют механическими колебаниями.
Колебательное движение периодично. Промежуток времени, через который движение тела повторяется, называется периодом колебаний.
Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными колебаниями.
Свободно колеблющиеся тела всегда взаимодействуют с другими телами и вместе с ними образуют систему тел, которая называется колебательной системой. В результате взаимодействия тел, входящих в колебательную систему, и возникает сила, возвращающая колеблющееся тело к положению равновесия.
Одним из видов колебательных систем является маятник.
Маятник – это твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.
Примеры маятников:
нитяной, пружинный.
Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний.
Амплитуду обозначают буквой А и измеряют в СИ в единицах длины метрах(м), сантиметрах(см) и т.д.
Колеблющееся тело совершает одно полное колебание, если от начала колебаний проходит путь, равный четырем амплитудам.
Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний.
Период колебаний обозначается буквой T и в СИ измеряется в секундах (с).
Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний.
Частота колебаний обозначается буквой ν. За единицу частоты принято одно колебание в секунду. Эта единица называется Гц.
Чтобы найти период колебаний, необходимо 1 сек. разделить на число колебаний в эту секунду, т.е. на частоту колебаний.
ν — частота колебаний.
Изучая движение маятников разной длины, можно сделать вывод, что частота и период свободных колебаний нитяного маятника зависят от длины его нити. Чем больше длина нити маятника, тем больше период колебаний и меньше частота.
Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха называются собственными колебаниями, а их частота – собственной частотой колебательной системы.
Любая колебательная система имеет определенную собственную частоту, зависящую от параметров этой системы.
Пример:
собственная частота пружинного маятника зависит от массы груза и жёсткости пружины
Кроме амплитуды, частоты, периода колебаний еще одной характеристикой колебательного движения является фаза.
Если два одинаковых маятника, совершают движения и в любой момент времени их скорости направлены в разные стороны, говорят, что колебания маятников происходят в разных фазах. Если два одинаковых маятника совершают движения и направление их скоростей совпадают, то говорят, что маятники колеблются в одинаковых фазах. Возможно также колебания маятников с разностью фаз.
Конспект составлен на основании теоретического материала учебника «Физика 9 класс» А.В. Перышкин, Е.М. Гутник.
Скачать конспект: