![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1. Физические величины.
- •2. Система физических величин
- •3. Размерности физических величин-
- •4. Основные понятия кинематики.
- •5. Скорость материальной точки (мт).
- •6. Ускорение мт.
- •7. Понятие силы. Первый закон Ньютона.
- •8. Понятие массы тела. Второй закон Ньютона.
- •9. Третий закон Ньютона.
- •10. Скалярное и векторное произведения векторов.
- •11. Момент импульса и момент силы для материальной точки.
- •12. Уравнение движения для момента импульса.
- •13. Законы изменения и сохранения момента импульса.
- •14. Система материальных точек. Основные понятия.
- •15. Центр масс системы материальных точек.
- •16.Уравнение движения твердого тела.
- •17. Моменты инерции твердого тела относительно оси.
- •18. Момент инерции сплошного цилиндра.
- •19. Механические гармонические колебания – пружинный маятник.
- •20. Пружинный маятник с трением. Затухающие колебания.
- •21. Логарифмический декремент затухания и добротность.
- •22. Вынужденные колебания. Уравнение движения и его решение.
- •23. Вынужденные колебания. Резонанс.
- •24. Методы описания системы движущихся частиц.
- •25. Общее начало термодинамики.
- •26. Понятие температуры. Шкала температур.
- •27. Абсолютная термодинамическая шкала температур.
- •28. Внутренняя энергия системы.
- •29. Работа.
- •30. Теплота.
- •31. Первое начало термодинамики.
- •32. Калорическое и термическое уравнения состояния.
- •33. Теплоемкость.
- •34. Вывод соотношения для .
- •35. Вывод соотношения для в случае идеального газа.
- •36. Основные термодинамические процессы.
- •37. Основные термодинамические процессы для идеального газа.
- •44. Термодинамический потенциал – внутренняя энергия u(s,V).
- •45. Термодинамический потенциал – свободная энергия u(s,V).
- •46. Термодинамический потенциал – потенциал Гиббса u(s,V).
- •47. Термодинамический потенциал – энтальпия u(s,V).
20. Пружинный маятник с трением. Затухающие колебания.
,
где r
- коэффициент трения.
ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ - колебания с постоянно убывающей со временем амплитудой.
Свободные колебания реальных систем всегда затухают. Затухание обусловлено в основном трением (механические системы) и сопротивлением ( в электромагнитных колебательных контурах).
Колебательная система называется линейной, если её свойства не меняются при колебаниях, то есть такие параметры, как сила тяжести, упругость пружины, сопротивление, емкость, индуктивность не зависят ни от смещения, ни от скорости, ни от ускорения колеблющейся величины. В дальнейшем мы будем рассматривать только линейные системы.
Уравнения затухающих колебаний
Получим
дифференциальное уравнение свободных
затухающих колебаний на примере реального
пружинного маятника, совершающего
колебания в среде с сопротивлением
(простейший случай - трение о воздух).
Пусть масса маятника m,
коэффициент упругости пружины k,
сила сопротивления, действующая на
маятник, F = -
bv, v - скорость
маятника, b
- коэффициент сопротивления среды, в
которой находится маятник. Так как мы
рассматриваем только линейные системы,
b = const, k = const. x
- смещение маятника от положения
равновесия.Второй закон Ньютона в нашем
случае запишется так:
Это
уравнение и есть дифференциальное
уравнение свободных затухающих колебаний
пружинного маятника. Его, однако, принято
записывать в следующем, так называемом
каноническом виде:
- коэффициент
затухания,
- собственная частота
свободных (незатухающих) колебаний
пружинного маятника, то, что раньше мы
обозначали просто w.
Уравнение затухающих колебаний в таком (каноническом) виде описывает затухающие колебания всех линейных систем; конкретная колебательная система отличается только выражениями для b и j0.
21. Логарифмический декремент затухания и добротность.
Логарифмический
декремент затухания и добротность
Графическая зависимость x(t) показывает,
что движение маятника с учетом силы
трения представляет собой затухающие
колебания.
. Так как трение всегда существует, то
колебания всегда будут затухающими и
возникает вопрос о степени такого
затухания. Для оценки этого затухания
вводится понятие декремента затухания:
;
где
;
- декремент затухания. Вводится определение
логарифмического декремента затухания:
. Добротность:
22. Вынужденные колебания. Уравнение движения и его решение.
23. Вынужденные колебания. Резонанс.
Колебания, происходящие под действием внешней периодической силы, называются вынужденными колебаниями. Внешняя периодическая сила, называемая вынуждающей, сообщает колебательной системе дополнительную энергию, которая идет на восполнение энергетических потерь, происходящих из-за трения. Если вынуждающая сила изменяется во времени по закону синуса или косинуса, то вынужденные колебания будут гармоническими и незатухающими.
В отличие от свободных колебаний, когда система получает энергию лишь один раз (при выведении системы из состояния равновесия), в случае вынужденных колебаний система поглощает эту энергию от источника внешней периодической силы непрерывно. Эта энергия восполняет потери, расходуемые на преодоление трения, и потому полная энергия колебательной системы no-прежнему остается неизменной.
Частота вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы. В случае, когда частота вынуждающей силы υ совпадает с собственной частотой колебательной системы υ0, происходит резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний —резонанс. Резонанс возникает из-за того, что при υ = υ0 внешняя сила, действуя в такт со свободными колебаниями, все время сонаправлена со скоростью колеблющегося тела и совершает положительную работу: энергия колеблющегося тела увеличивается, и амплитуда его колебаний становится большой. График зависимости амплитуды вынужденных колебаний Ат от частоты вынуждающей силы υ представлен на рисунке, этот график называется резонансной кривой:
Явление резонанса играет большую роль в ряде природных, научных и производственных процессов. Например, необходимо учитывать явление резонанса при проектировании мостов, зданий и других сооружений, испытывающих вибрацию под нагрузкой, в противном случае при определенных условиях эти сооружения могут быть разрушены.