14. Колебания и волны. Резонансные явления и их использование.

Колебания – универсальный процесс, оказывающий огромное влияние на общество. Науки о колебаниях – акустика, радиотехника, оптика, сейсмология и т.д.

Колебание – периодическое движение, при котором каждый цикл подобен предыдущему. Сила, под воздействием которой происходит колебательный процесс – возвращающая сила.

Свободные (собственные) колебания – когда на колеблющееся тело действует только возвращающая сила.

Незатухающие колебания – нет рассеивания энергии в окружающую среду.

Вынужденные колебания – возникают под действием внешних или возвращающей сил.

Волна – процесс распространения колебаний в какой-либо среде. Длина волны - расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Фаза - физическая величина, определяющая состояние колебательной системы в любой момент времени. В волне колебательное движение передается от одной точки движения к другой, но сами точки не перемещаются.

Амплитуда колебания - максимальное отклонение тела от положения равновесия. Наибольшее значение, которое принимает какая-либо величина, изменяющаяся по гармоническому закону.

Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к частотам системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.

Использование: музыкальные (струнные) инструменты, в акустике, электротехнике, радиотехнике и других областях. Явление резонанса используется в тех случаях, когда из большого набора колебаний разной частоты хотят выделить колебания вполне определенной частоты. Резонанс используется и при измерении очень слабых периодически повторяющихся величин. Однако в ряде случаев резонанс - нежелательное явление, так как может привести к большим деформациям и разрушению конструкций. Резонанс приходится учитывать при конструировании машин и различных сооружений.

15. Гармонические колебания. Параметры и способы изображения синусоидальных величин.

Гармоническое колебание – смещение тела относительно положения равновесия осуществляется по закону косинуса или синуса.

Изохронность гармонических колебаний – независимость периода от амплитуды и начальной фазы.

Существует 3 способа изображения синусоидальных величин:

1. Графический

Синусоида.

2. Аналитический

a = A_max*sin(ω*t±ψ), где a – мгновенное значение синусоиды, A_max- амплитуда, ω – угловая частота, ψ – начальная фаза (значение синусоиды в точке отсчета). ω = 2 π ν. (2_пи_ню)

3. С помощью вращающегося вектора на комплексной и декартовой плоскости .радиус вектор. V – скорость вращения.

T – период.

16. Классификация волн. Шкала электромагнитных волн.

К лассификация.

1. По среде распространения.

   1. Механические

   2. Электромагнитные

   3. Гравитационные

   4. Тепловые

2. По направлению движения

   1. Продольные

   2. Поперечные

3. По частоте

   1. Инфразвуковые

   2. Звуковые

   3. Радиоволны

   4. Микроволны

   5. Видимый свет

   6. Рентген

   7. Гамма-излучение

Рисунок: шкала по Гц.