126

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ ДО

ПРАКТИЧНих ЗАНЯТь З ФІЗИКИ

Частина 2

Для студентів інженерно-технічних спеціальностей

денної форми навчання

2009

Методичні вказівки для самостійної підготовки до практичних занять з фізики. Частина 2. Для студентів інженерно-технічних спеціальностей денної форми навчання./ Укладач: В.К.Манько. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2010. – 74 с.

Укладач:

доцент кафедри фізики В.К.Манько

Рецензент:

доцент кафедри фізики ЗНТУ В.Г.Корніч

Експерт:

Зав. каф. програмних засобів

ЗНТУ доц. А.В Притула.

Затверджено

на засіданні кафедри

фізики Протокол № 7 від 23 грудня 2009 р.

ЗМІСТ

Частина 2

1. Вільні незгасаючі коливання.

Складання коливань……………………………...127

1. Характеристики гармонічних коливань……………………...............127

2. Фазові співвідношення між струмом та напругою у

коливальному контурі……………………………………………….…128

3. Векторні діаграми…………………………………………………...…...129

4. Індуктивний та ємнісний опори…………………………………...…..130

9.5 Енергія гармонічних коливань……………………………………...…..131

9.6 Додавання гармонічних коливань одного напрямку

рівних частот……………………………………………………...………132

9.7 Додавання взаємно перпендикулярних гармонічних

коливань (Фігури Ліссажу)………………………….…………...……..134

8. Приклади розв’язку задач………………………………………………136

9. Задачі для самостійного розв’язку……………………………..………140

10. ЗГАСАЮЧІ ТА ВИМУШЕНІ КОЛИВАННЯ…………….….140

    1. Згасаючі коливання. Диференціальне рівняння

згасаючих коливань та його розв’язок………………………………..140

2. Характеристики згасаючих коливань та їх фізичний зміст…...…..142

3. Вимушені коливання. Диференціальне рівняння

вимушених коливань та його розв’язок………………………….…..144

4. Резонанс напруг у коливальному контурі. Резонансні криві….…..147

5. Резонанс струмів у коливальному контурі…………………………..149

6. Приклади розв’язку задач…….……………………………….…..…..150

7. Задачі для самостійного розв’язку…………………………….………154

11 Хвилі…………………………………………………………..….154

11.1 Механізм утворення хвиль у пружному середовищі.

Класифікація хвиль. Рівняння хвиль……………………………….154

11.2 Дисперсія хвиль. Фазова швидкість хвиль……………………….….156

11.3 Швидкість передачі енергії хвилями. Групова швидкість……...…157

11.4 Звукові хвилі. Характеристики звуку. Швидкість звуку в газах…160

11.5 Ефект Доплера………………………………………………………...….162

11.6 Електромагнітні хвилі та їхні властивості………………………...…162

11.7 Енергія електромагнітних хвиль. Вектор Умова-Пойнтінга……....164

11.8 Приклади розв’язку задач…………………………………………...…164

11.9 Задачі для самостійного розв’язку………………………………...….168

12 ЗАЛОМЛЕННЯ СВІТЛА. ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ І

ДИФРАКЦІЯ СВІТЛА……………………………………...…...168

12.1 Заломлення світла. Повне внутрішнє відбивання……………..….168

12.2 Інтерференція світла. Дослід Юнга………………………………….170

3. Інтерференція світла в плоско-паралельній пластинці.

Кільця Ньютона………………………………………………………….172

12.4 Дифракція світла. Дифракція на щілині…………………………..…173

5. Дифракційна гратка та її роздільна здатність…………………..…..176

12.6 Дифракція рентгенівських променів. Формула Вульфа-Бреггів….178

12.7 Приклади розв’язку задач…………………………………………..….178

12.8 Задачі для самостійного розв’язку……………………………….….182

13 ПОЛЯРИЗОВАНЕ СВІТЛО. ТЕПЛОВЕ

ВИПРОМІНЮВАННЯ ……………………………………182

1. Природне і поляризоване світло закони Малюса і Брюстера.

2. Теплове випромінювання. Абсолютно чорне і сірі тіла.

Закон Кірхгофа ……………………………………………………….….186

3. Розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла.

Формули Віна, Релея-Джинса, Планка………………………………..188

4. Закони випромінювання абсолютно чорного тіла:

закон Стефана-Больцмана, закон Віна…………………………....….190

13.5 Приклади розв’язку задач………………………………………...……192

13.6 Задачі для самостійного розв’язку………………………………..…..195

9. Вільні незгасаючі коливання.

Складання коливань

1. Характеристики гармонічних коливань

Коливальними називаються процеси, які характеризуються повторюваністю.

Вільні коливання – це коливання в системах, виведених із положення рівноваги і представлених самим собі.

Гармонічні - це коливання, при яких параметри системи змінюються по гармонічному закону, тобто по закону sin або cos.

Незгасаючі – це коливання, які продовжуються нескінченно довго, тобто передана при збудженні коливань енергія системи не змінюється (не розсіюється) з часом. Якщо надана системі енергія зменшується, коливання з часом припиняться (згаснуть). Такі коливання називаються згасаючими.

Диференційні рівняння незгасаючих коливань відповідно механічних і електричних мають вид

, (9.1)

а розв’язком є рівняння гармонічних незгасаючих коливань

, (9.2)

Зміщення x(t), q(t) – відхилення фізичної величини від рівноважного значення в момент часу t.

Амплітуда х_о, q_o – найбільше відхилення фізичної величини від рівноважного значення. Для незгасаючих коливань амплітуда постійна, при згасаючих вона зменшується з часом.

Циклічна частота –– це кількість коливань засекунд.

Для пружинного маятника , (9.3)

для коливального контуру . (9.4)

Частота коливань f – це кількість коливань за 1 секунду, тому , а циклічна частота. (9.5)

Фаза – аргумент гармонічної функції. Якщо фазу поділити на період гармонічної функції 2π, одержимо кількість коливань, які відбулися від початку коливань до моменту часуt.

Початкова фаза φ – будучи поділеною на 2π показує кількість коливань, що відбулися до моменту початку відліку часу.

Період Т – Час одного повного коливання. За період фаза коливань змінюється на 2π, тобто маємо , або

. Після спрощень одержуємо

. (9.6)

Підстановка в (3) циклічних частот дає вирази періодів коливань:

пружинного маятника ; (9.7)

у коливальному контурі (формула Томсона) . (9.8)