8f3a2dfce9ed4d34a21f2849be6439fe

1.

11 КЛАСС • ФИЗИКА
Затухающие и вынужденные
колебания. Резонанс.
Механические и электромагнитные процессы. Условие
резонанса.

2.

Свободные затухающие колебания
Затухающие колебания —
колебания с постепенно
уменьшающейся амплитудой из-за
потерь энергии.
Реальные системы: свободные
колебания всегда затухают.
Полная остановка: запас
механической или
электрической энергии
иссякает.

3.

Причины затухания колебаний
Механический маятник
Колебательный контур
• Причина: трение в подвесе.
• Причина: активное
сопротивление проводов R > 0.
• Среда: сопротивление
воздуха или воды.
• Потери: нагрев по закону
Джоуля — Ленца.
• Итог: переход механической
энергии во внутреннюю.
• Итог: излучение
электромагнитных волн в
пространство.

4.

Вынужденные механические колебания
Вынужденные колебания происходят
под действием внешней
периодической силы:
Установившиеся вынужденные
колебания не затухают и происходят с
частотой внешней силы ω.

5.

Механический резонанс
ГЛАВНОЕ УСЛОВИЕ РЕЗОНАНСА
Резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при
совпадении частоты внешней силы ω с собственной частотой системы
ω0 .
Представьте, что вы раскачиваете ребенка на качелях.
Если толкать их как попало — невпопад или когда они летит на вас, — качели остановятся или будут
дергаться.
Но если толкать их ровно в тот момент, когда они находятся в верхней точке и собираются лететь вперед (то
есть попадать в их собственный ритм), то даже слабые толчки быстро раскачают качели очень высоко

6.

Резонансная кривая A(ω)

7.

Опыт в классе: резонанс камертонов
Два камертона одинаковой частоты
(440 Гц) установлены напротив друг
друга.
• Удар молоточком: первый камертон
излучает звуковую волну.
• Отклик второго: начинает звучать
сам, отбрасывая легкий шарик на
нити.
• Нарушение условия: грузик на ветви
меняет частоту ω0 — резонанс
исчезает.

8.

Польза и вред резонанса
Полезное применение
Усиление звука в корпусах гитар,
роялей и камертонов.
Разрушительное действие
Обрушение Такомского моста (1940 г.)
и вибрации в двигателях.

9.

Вынужденные колебания в цепи
Периодически изменяющаяся ЭДС внешнего источника
поддерживает незатухающий ток:
Переменный электрический ток — это вынужденные
электромагнитные колебания.

10.

Генератор переменного тока
Вращение рамки в магнитном поле
создает гармоническую ЭДС
индукции.
• Стандартная частота сети: в России и
Европе ν = 50 Гц.
• Период колебаний: T = 0,02 с (смена
полярности 100 раз в секунду).
• Роль источника: восполняет тепловые
потери энергии в проводах.

11.

Резонанс в электрической цепи
Совпадение частот
Частота внешней ЭДС
равна собственной
частоте контура
ω = ω0.
Формула частоты
Резонансная частота
определяется
параметрами катушки
и конденсатора:
ω0 = 1 / √(LC).
Максимум тока
Резкое возрастание
амплитуды силы тока
при малом
сопротивлении R.

12.

Радиоприем и итоги урока
Настройка радиоприемника основана на
явлении электрического резонанса.
• Ручка настройки: меняет емкость
конденсатора C в приемном контуре.
• Выделение сигнала: частота контура ω0
совпадает с частотой нужной
радиостанции.
• Главный вывод: резонанс работает
одинаково в механике, акустике и
электродинамике.

13.

Image Sources
https://ak1.ostkcdn.com/images/products/is/images/direct/159824c387282d2d946629cf0f0bce9300da9713/2-in-1-Baby-Swing-Set%2C-Red-and-Blue%2C-InterestingDesign-for-Ages-3%2C-Safe-and-Durable-for-Outdoor%2C-Supports-Up-to-110lbs.jpg
Source: www.bedbathandbeyond.com
https://www.eiscolabs.com/cdn/shop/products/iauy3smu6bbpbtwxh7th_1200x1400.jpg?v=1659124221
Source: www.eiscolabs.com
https://cdn.britannica.com/21/59921-050-BCBF8853/Collapse-Tacoma-Narrows-Bridge-Washington-state-1940.jpg
Source: www.britannica.com
https://powerzone.com/wp-content/uploads/2024/03/Steam-Turbine.webp
Source: powerzone.com
https://thumbs.dreamstime.com/b/tuning-nostalgia-hand-adjusts-vintage-radio-dial-close-up-shot-captures-human-hand-delicately-turning-tuning-knob434484889.jpg
Source: www.rommestugby.se