17. Умови виникнення резонансу

Резонанс наступає, коли частота зовнішньої сили співпадає з власною частотою тіла або системи тіл

Амплітуда зростає до тих пір, поки робота сили тертя не зрівноважить роботу зовнішньої сили за однаковий час. Чим більша сила тертя, тим при меншій амплітуді наступить ця рівновага. Цим пояснюється залежність амплітуди вимушених коливань під час резонансу від величини сили тертя.

18. Енергія коливального руху

Якщо система замкнута, то за законом збереження і перетворення меха­нічної енергії повна енергія в коливальній системі залишається величиною постійною.

Повна механічна енергія коливального руху дорівнює сумі кінетичної і потенціальної енергії тіла в будь-який момент часу і дорівнює максимальній кінетичній енергії і максимальній потенціальній енергії:

Так як на Землі системи тіл незамк­нуті, то частина енергії коливального руху перетворюється у внутрішню, амп­літуда коливань зменшується і коливан­ня припиняються. Вільні коливання на Землі – затухаючі.

19. Автоколивання

Система тіл, у якій коливання відбуваються за рахунок джерела енергії, яке відноситься до неї, нази­вається автоколивною, а коливання, які виникають у цій системі, назива­ються автоколиваннями.

Автоколивна система складається з коливної системи, джерела енергії, зворотнього зв'язку і клапана, який регулює подачу енергії від джерела до коливного тіла.

Прикладом є годинник з маятником: гиря, маятник, анкер, храпове колесо.

Ці коливання мають властивості: 1) з часом не змінюються; 2) ампліту­да не залежить від початкової дії.

Автоколивання використовуються для одержання незатухаючих механіч­них та електричних коливань.

20. Поширення механічних коливань у пружному середовищі

Хвильові явища широко поширені в природі і використовуються людиною.

Частинки середовища взаємодіють між собою, тому коливання одних передаються іншим. Хви­ля – це процес поширення коливань у просторі з часом. Існують звукові, світлові, радіохвилі, хвилі поширюються на воді, в земній корі (землетруси) і т.д.

Причини поширення хвиль різні: сили пружності, тяжіння, поверхневий натяг рідини, зв'язок між змінними електричним та магнітним полями.

Для утворення хвиль необхідно примусити тіло або частинку середови­ща здійснювати коливання, тобто мати джерело хвиль.

Поширення хвиль розглянемо на моделі твердого тіла (кульок, зв'яза­них між собою, рис. 124). Якщо змусити коливатись одну кульку, то вона змусить коливатись іншу, а та – наступну і т.д. Коливання будь-якої точки хвилі опишеться рівнянням плоскої хвилі: ,

L– відстань до джерела хвилі, υ – швидкість поширення хвилі.

Властивості хвиль: в однорідному середовищі поширюються прямоліній­но, відбиваються від перешкод, огинають перешкоди (дифракція), додають­ся (інтерференція), проникають в інше середовище, при цьому можуть зміню­вати напрям свого поширення (заломлюватись), утворюють стоячі хвилі, переносять енергію, а не речовину. Хвилі не заважають одна одній поширю­ватись у середовищі.

Для електромагнітних хвиль існує ще одна властивість: вони поширю­ються у вакуумі.