Ответ №16

Представьте себе движение маршрутки в течение дня или покачивание из стороны в сторону головы учителя при неправильном ответе ученика – это примеры движений, отличающихся повторяемостью. Движение, обладающее той или иной степенью повторяемости, называется колебательным движением или просто колебанием.

Свободные (или собственные) — это колебания в системе под действием внутренних сил, после того как система выведена из состояния равновесия (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие). Простейшими примерами свободных колебания являются колебания груза, прикреплённого к пружине, или груза, подвешенного на нити.

Важной характеристикой колебательного движения является период колебаний T – это минимальное время, через которое колеблющееся тело оказывается снова в том же положении. Иначе говоря, период – это время одного колебания.

Еще одна характеристика колебательного движения – частота колебаний. Частотой колебаний называется число колебаний в единицу времени. Частота колебаний является величиной, обратной периоду колебаний:

Единицей измерения частоты в СИ является Герц (Гц).

Амплитуда — максимальное отклонение колеблющейся величины от некоторого усреднённого её значения для системы,   (м)

Математи́ческий ма́ятник — осциллятор, представляющий собой механическую систему, состоящую из материальной точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения. Период малых собственных колебаний математического маятника длины l неподвижно подвешенного в однородном поле тяжести с ускорением свободного падения g равен

Примером свободных колебаний могут служить колебания груза на пружине.

В случае небольших смещений можно считать колебания груза на пружине гармоническими. Если масса колеблющегося груза m, а жесткость пружины k, то круговая частота колебаний

а период колебаний

Ответ №17

Так как во время свободных колебаний не действует сила трения или иная непотенциальная сила, то полная механическая энергия системы сохраняется:

При этом во время колебания происходит превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно. В момент прохождения положения равновесия потенциальная энергия равна нулю, а кинетическая максимальна, а в момент наибольшего смещения, наоборот, кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная максимальна. Отсюда можно вычислить полную энергию колебаний груза на пружине:

Вынужденными называются колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы, называемой вынуждающей силой. Например, слабые колебания крышки стола под действием ударов пальцев по лежащей на столе клавиатуре, являются вынужденными. Частота вынужденных колебаний совпадает с частотой вынуждающей силы.

Если частота вынуждающей силы будет примерно равна собственной частоте колебаний системы, то амплитуда колебаний резко возрастет. Это явление называется резонансом.

Ответ №18

Среда называется упругой, если между ее частицами существуют силы взаимодействия, препятствующие какой-либо деформации этой среды. Когда какое-либо тело совершает колебания в упругой среде, то оно воздействует на частицы среды, прилегающие к телу, и заставляет их совершать вынужденные колебания. Среда вблизи колеблющегося тела деформируется, и в ней возникают упругие силы. Эти силы воздействуют на все более удаленные от тела частицы среды, выводя их из положения равновесия. Постепенно все частицы среды вовлекаются в колебательное движение.

Если при распространении волны колебания частиц направлены перпендикулярно направлению распространения волны, то такая волна называется поперечной. Например, если взяться за один конец длинной веревки так, чтобы другой конец свободно висел, то при дергании веревки в горизонтальном направлении по ней побежит поперечная волна. Механические поперечные волны возможны лишь в твердой среде.

Если же направление колебаний частиц среды совпадает с направлением распространения волны, то такая волна называется продольной. Продольные волны могут распространяться в любой среде – твердой, жидкой или газообразной.

Скоростью распространения волны называется скорость фронта волны. Так как за время, равное периоду колебаний, фронт сместится на расстояние, равное длине волны, то длина волны равна произведению скорости волны на ее период: