9 класс 42 урок

1.

Вопросы
1. Приведите примеры колебательных движений.
2.Как вы понимаете утверждение о том, что колебательное движение
периодично?
3.Что называется механическими колебаниями?
4.Почему по мере приближения шарика к точке равновесия его скорость
увеличивается, а по мере удаления от точки равновесия скорость
шарика уменьшается.
5.Почему шарик не останавливается, дойдя до положения равновесия?
6.Какие колебания называют свободными?
7. Какие системы называют колебательными? приведите примеры.

2.

Вопросы
1. Что называется амплитудой колебаний; периодом колебаний;
частотой колебаний? В каких единицах измеряется каждая из
этих величин?
2.Какая математическая зависимость существует между
периодом и частотой колебаний?
3.Как зависят: а)частота; б)период свободных колебаний
маятника от длины его нити?
4.Какие колебания называются собственными?
5.Что называется собственной частотой колебательной системы?

3.

Затухающие колебания.
Вынужденные
колебания. Резонанс

4.

При реальных колебаниях всегда есть потеря механической энергии
(энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил
сопротивления воздуха)
Затухающие колебания — это колебания, амплитуда которых
уменьшается с течением времени (пока не станет равна нулю),
так как колебательная система теряет энергию.
больше силы сопротивления
движения
быстрее прекращаются
колебания

5.

СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВСЕГДА ЗАТУХАЮЩИЕ
весь запас энергии, первоначально сообщенный колебательной
системе, в конце концов уходит на совершение работы по
преодолению сил трения и сопротивления среды
механическая работа переходит во внутреннюю
Свободные колебания почти не имеют
практического применения

6.

Чтобы колебания были незатухающие, необходимо восполнять
потери энергии за каждый период колебаний
(воздействуя на колеблющееся тело периодически изменяющейся силой)
Например, каждый раз подталкивая
качели в такт их колебаниям
Вынужденные колебания - колебания, совершаемые телом под
действием внешней периодически изменяющейся силы
Вынуждающая сила - внешняя периодически изменяющая
сила, вызывающая колебания

7.

• начинаем действовать периодически меняющейся
вынуждающей силой на качели
• в течение некоторого времени амплитуда вынужденных
колебаний качелей будет возрастать
• увеличение амплитуды прекратится тогда, когда энергия,
теряемая качелями на преодоление силы трения, станет
равна энергии, получаемой ими извне
В большинстве случаев постоянная частота вынужденных
колебаний устанавливается спустя некоторое время после их
начала
Колебания установились - амплитуда и частота
нынужденных колебаний перестают меняться
частота установившихся
вынужденных колебаний
частота вынуждающей силы

8.

Вынужденные колебания могут совершать тела, которые
не являются колебательными системами
• игла швейной машины
• поршни в ДВС
колебания происходят с частотой
вынуждающей силы
Вынужденные колебания - незатухающие
(они происходят до тех пор, пока действует вынуждающая сила)

9.

В 1908 г. в Петербурге сильно
раскачался и в результате этого
обрушился так называемый
Египетский мост через реку
Фонтанку, когда по нему
проходили маршевым шагом
кавалерийский эскадрон
• Почему в описанном случае вынужденные колебания моста
достигли такой большой амплитуды?
• Можно ли было предотвратить аварию?

10.

• Отклоняем 1 маятник от положения равновесия, он начинает
совершать свободные колебания, что вызовет колебания шнура,
на 2 маятник будет действовать вынуждающая сила,
периодически меняющаяся по модулю и направлению с такой
же частотой, с какой колеблется 1 маятник. Под действием этой
силы 2 маятник начнет совершать вынужденные колебания.
• Постепенно уменьшаем длину 1 маятника, частота его колебаний и частота изменения
вынуждающей силы, действующей на 2 маятник, будет увеличиваться, приближаясь к
собственной частоте 2 маятника. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний 2
маятника будет возрастать. Она достигнет наибольшего значения, когда длины маятников
сравняются (когда частота вынуждающей силы совпадет с собственной частотой 2
маятника). Маятники будут колебаться в одинаковых фазах.
• Дальнейшее уменьшение длины 1 маятника приведет к тому, что частота вынуждающей
силы станет больше собственной частоты 2 маятника. При этом амплитуда его колебаний
начнет уменьшаться.

11.

Вывод:
Амплитуда установившихся вынужденных
колебаний достигает своего наибольшего значения
при условии, что частота вынуждающей силы равна
собственной частоте колебательной системы
В этом заключается явление резонанса

12.

• Маятники 1 и 3 имеют одинаковую длину.
• Под действием свободных колебаний 3 маятника
остальные маятники совершают вынужденные
колебания.
• Амплитуда колебаний 1 маятника значительно больше
амплитуд маятников 2 и 4.
Маятник 1 колеблется в резонанс
с маятником 3
амплитуда установившихся
колебаний, вызванных
вынуждающей силой, достигает
наибольшего значения при
совпадении частоты изменения этой
силы с собственной частотой
колебательной системы
направление
вынуждающей силы в
любой момент времени
совпадает с направлением
движения колеблющегося
тела

13.

Понятие резонанса применимо только к
вынужденным колебаниям.
Как можно было бы
предотвратить аварию?
Резонанс может играть + или - роль в самых разнообразных явлениях.
Рассмотрите параграф и ответьте на вопросы:
1. В чем + резонанса?
2.В чем - резонанса? Как можно не допустить его появление?

14.

Задачи
1. Маятник 3 совершает свободные колебания. Какие колебания свободные или вынужденные - будут совершать при этом
маятники 1, 2 и 4?

15.

Задачи
1. Маятник 3 совершает свободные колебания. Каковы собственные
частоты маятников 1, 2 и 4 по сравнению с частотой колебаний
маятника 3?

16.

Задачи
1. Маятник 3 совершает свободные колебания. Какой из маятников
1, 2 и 4 колеблется в резонанс с маятником 3?

17.

Задачи
1. Вода, которую мальчик несет в ведре, начинает сильно
расплескиваться. Мальчик меняет темп ходьбы (“сбивает
ногу”), и расплескивание прекращается. Почему так
происходит?

18.

Задачи
1. Собственная частота качелей равна 0,5 Гц. Через какие
промежутки времени нужно подталкивать их в одну
сторону, чтобы раскачать как можно сильнее, действуя
относительно небольшой силой?

19.

Вопросы
1. Как меняется с течением времени амплитуда свободных колебаний,
происходящих в реальных условиях?
2.Где быстрее прекратятся колебания маятника - в воздухе или в воде?
Почему?
3.Могут ли свободные колебания быть незатухающими? Почему?
4.Что можно сказать о частоте установившихся вынужденных колебаний и
частоте вынуждающей силы?
5.В чем заключается явление, называемое резонансом?
6.К каким колебаниям - свободным или вынужденным - применимо понятие
резонанса?
7. Приведите примеры, показывающие, что в одних случаях резонанс может
быть полезным явлением, а в других - вредным?