49. Свободные гармонические колебания и их основные параметры

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при по-следующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систе-му. То есть свободные колебания происходят в отсутствии переменных внешних воздействий на колебательную систему и возникают вследст-вие какого-либо начального отклонения этой системы от положения равновесия.

50.Уравнение гармонических колебаний

Гармоническими колебаниями называются такие колебания, при которых колеблющаяся величина меняется от времени по закону синуса или косинуса. Уравнение гармонических колебаний имеет вид:

,  где A - амплитуда колебаний (величина наибольшего отклонения системы от положения равновесия);  - круговая (циклическая) частота. Периодически изменяющийся аргумент косинуса  - называется фазой колебаний. Фаза колебаний определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени t. Постояннаяφ представляет собой значение фазы в момент времени t = 0 и называется начальной фазой колебания. Значение начальной фазы определяется выбором начала отсчета. Величина x может принимать значения, лежащие в пределах от -A до +A. Промежуток времени T, через который повторяются определенные состояния колебательной системы, называется периодом колебаний. Косинус - периодическая функция с периодом 2π, поэтому за промежуток времени T, через который фаза колебаний получит приращение равное 2π, состояние системы, совершающей гармонические колебания, будет повторяться. Этот промежуток времени T называется периодом гармонических колебаний. Период гармонических колебаний равен: T = 2π/. Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний ν. Частота гармонических колебаний равна: ν = 1/T. Единица измерения частоты герц (Гц) - одно колебание в секунду. Круговая частота  = 2π/T = 2πν дает число колебаний за 2π секунд.

51. Колебания пружинистых и математических

 Математический маятник – это колебательная система, состоящая из абсолютно упругой, невесомой нити, на которой находится материальная точка. Из этого материальная точка -  Это физическое тело, размеры которого стремятся к нулю, при этом масса этого тела может стремиться к бесконечности.

Пружинный маятник – это колебательная система, состоящая из закреплённой пружины, на которой находится груз. Колебаниями математического и пружинного маятников называют механическое движение тела, при котором происходит периодическое изменение координаты тела при прохождении телом положения равновесия.

Период колебания – это физическая величина, показывающая время одного колебания. Обозначение – Т, единица этой величины – секунда (с).

Частота колебания – это физическая величина, выражающая число колебаний в единицу времени. Обозначение – n, единица этой величины – герц (Гц).

Амплитуда колебания – это физическая величина, показывающая максимальное отклонение тела (груза) от положения равновесия. Обозначение – А, единица этой величины – метр (м).

52. Электромагнитный маятник

53. Свойство электромагнитных волн

Основное свойство всех волн независимо от их природы состоит в переносе ими энергии без переноса вещества. Энергия поступает от источника, возбуждающего колебания, например начала шнура, струны и т.д., и распространяется вместе с волной. Так, волны расходятся от камня, брошенного в пруд, и представляют собой колебания уровня воды, расходящиеся от места падения концентрическими кругами.

54. Шкала электромагнитных волн

Совокупность всех электромагнитных волн образует так называемый сплошной спектр электромагнитного излучения. Он подразделяется на следующие диапазоны (в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волн)

55. Расположение в вакууме и в среде электромагнитных волн

56. Уравнение любой волны

Волна, как известно, это процесс распространения колебаний в пространстве. Чтобы волна в среде могла распространяться, точки среды должны быть связаны между собой силами, способными вызвать колебания, то есть силами упругости. На рисунке 1 показан ряд таких связанных между собой точек. Если одна из точек, например точка O, начинает колебаться, то ее колебания передаются в направлении r.

Рис. 1

Пусть точка O колеблется вдоль оси X по закону

 . (1)

Здесь время t отсчитывается от момента, когда точка О находилась в положении равновесия. Ее колебания передаются другим точкам не мгновенно, а с некоторой скоростью υ. Это значит, что за единицу времени колебание доходит до точки в ряду, расположенной от точки О на расстоянии, численно равном υ. Расстояние же, на которое колебание распространяется за время, равное одному периоду T колебаний, называется длиной волны λ («Физика 10», с. 81). Отсюда следует, что

 или, так как , то . (1)

Любая точка в нашем ряду (см. рис. 1), как только до нее дойдет волна, начнет колебаться с той же частотой, что и точка О, то есть будет повторять эти колебания. Но повторять с некоторым запозданием — ведь до точки, находящейся от О на расстоянии r, колебание дойдет через промежуток времени, равный . Поэтому для координаты х точки на расстоянии r мы должны написать

 . (2)

Уравнение (2) называется уравнением волны. Оно позволяет найти смещение х от положения равновесия любой точки (находящейся на любом расстоянии r) в любой момент времени.