Механические колебания и волны. Звук

1. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ЗВУК. (11 час.)

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
§24,25,26,28,29 ОК- 12

2.

Это интересно…
Время в
часах
Особенности работы организма
10…15 Период активной деятельности человека, мозг в это
время работает наиболее эффективно
«Вся природа живая
и неживая, все виды
искусства – музыка,
пение, архитектура,
живопись, поэзия
пронизаны
ритмическими
колебаниями»
А.Л. Чижевский.
13…14 Выделяется больше всего желудочного сока — время
обеда
16…17 Быстрее всего растут волосы и ногти — час роста
17…18 Время чувств: обостряется слух, вкус и обоняние
20…21 Час тоски: время раздумий о своих неосуществлённых
планах, печали об упущенных возможностях
22…23 Время раздумий о завтрашнем дне: сквозь тучи
внутренних переживаний пробивается луч надежды,
настроение выравнивается
23…00 Время активной деятельности печени и желчного
пузыря, может появиться раздражительность и
агрессивность. Рекомендуется ложиться спать, чтобы
избежать споров
00…01 «Час слепоты»: глаз требует дополнительного
напряжения, зрение перенапрягать не стоит

3.

«… многие явления,
относящиеся к теории
звука и колебаний, столь
примечательны и
занятны, что труд их
исследователя будет
сторицей вознагражден
тем удовлетворением,
которое он при этом
получит».
Томас Юнг

4. Все в природе состоит из колебаний….

5.

6. I.КОЛЕБАТЕЛБНОЕ ДВИЖЕНИЕ (КД) – движение, повторяющееся через определенный промежуток времени в двух противоположных

направлениях.
Свободные (СК)
• внутренние Fвнут
УСЛОВИЯ:
• Fтр = 0
• F направлена к ПР
• E=const , ∆E=0
Затухающие (ЗК)
Виды КД
силы
Вынужденные (ВК)
• внешние периодические
Fвнеш
УСЛОВИЯ:
• Fтр ≠ 0
• E≠const
• ∆E=Авн
УСЛОВИЯ:
• Fтр ≠ 0
• ∆ E≠0
Гармонические (ГК) – колебания, при которых ФВ
изменяются по законам sin (cos).

7.

II. ХАРАКТЕРИСТИКИ КД:
• ПЕРИОД ( T ) – СФВ, время одного полного колебания.
• ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЯ(v) – СФВ, число колебаний в единицу времени.
t
N
1
T
T 1 T
N
t
•ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА (
, где t - время движения,
N – число колебаний
) – СФВ,число колебаний за 2 секунд
ФАЗА КОЛЕБАНИЯ ( ) – СФВ, характеризующая состояние
колебательной системы
в любой момент времени.
2
2
T
2
t
2
T
[ ]=1 рад/с=1°/с
[ ]=1°=1рад

8.

Связь между периодом, частотой и
циклической частотой:
Генрих Рудольф Герц
22. 02. 1857 — 01. 01. 1894

9.

Фаза колебаний
Колебания
происходят в
одинаковых фазах.
0
Колебания происходят в
противоположных фазах.
Колебания
происходят в
различных фазах.
2

10.

• СМЕЩЕНИЕ (х) – СФВ, равная отклонению тела
от положения равновесия (ПР).
• АМПЛИТУДА (Хm) – CФВ, максимальное смещение.
[x]=[Xm]=1м
Xm > 0
• ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ (ГК) – колебания, при
которых колеблющаяся величина изменяется со временем по
гармоническому закону (синуса, косинуса)
• УРАВНЕНИЕ ГК – ОЗМ для ГК:
2
x X m sin t X m sin
t X m sin 2 t
T

11.

Циклическая
частота
Амплитуда
Начальная
фаза
Фаза колебаний
Смещение

12.

Синусоида

13.

Косинусоида

14.

График колебаний
Х
А
2
T
4
T
2
3
2
2
0
-А
3T
4
T
t

15.

16.

17.

Колебательные системы
Сижу, как в забытьи, бесцельные часы,
Смотрю, как предо мной колеблются весы,
Как стрелка движется, медлительно склоняясь,
От средней линии размерно отклоняясь.
Александр Чижевский.
Колебательные
системы
«Хочешь
сделать
доброе дело,
отбрось
колебания»
(персидская
пословица)
Пружинный
маятник
Математический
маятник
Физический
маятник

18. III.КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА – система тел, способная совершать СК

МАЯТНИК – Т.т, совершающее КД около неподвижной
точки (оси) - ПР

19. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

ПРУЖИННЫЙ МАЯТНИК - тело, укрепленное на пружине
и совершающее колебание вдоль вертикальной
(горизонтальной) оси под действием силы упругости
m
T 2П
k
ПРИМЕНЕНИЕ :

20. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК - материальная точка,
укрепленная на невесомой, нерастяжимой нити.
l
T 2П
g
ПРИМЕНЕНИЕ :

21. ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ:

ЗСЭ:
Е = Ек + Ер = Ек max = Ep max

22. ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ:

ЗСЭ:
Е = Ек + Ер = Ек max = Ep max

23. ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ (ЗК) -

ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ (ЗК) колебания, амплитуда которых уменьшается
с течением времени.
ЗСЭ: Е = Ек + Ер → ∆Е≠0=Атр
Е↓ U↑
X
0
t
Причина затухания колебаний – силы сопротивления.

24.

Затухающие колебания

25. IV.ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

26. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ (ВК) –

колебания, происходящие под действием
внешней периодической силы
Условия: внешняя периодическая сила Fвн
F Fm sin t
Внешняя сила –
внешний источник
энергии
, где
- частота вынужденных
колебаний
энергия
Колебательная
система
x X m sin t

27.

РЕЗОНАНС -
явление резкого возрастания амплитуды ВК
при совпадении частоты КС и вынуждающей силы
УСЛОВИЕ: ω=ω0

28.

29. РАЗРУШЕНИЯ И РЕЗОНАНС

30. РАЗРУШЕНИЕ МОСТОВ

31. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

32. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

33.

ЧАСТОТОМЕР
Механический язычковый частотомер прибор для измерения частоты колебаний

34.

РЕЗОНАТОРЫ -
усилители колебаний
вибраторов

35.

ПРИМЕРЫ РЕЗОНАНСА

36.

РЕЗОНАТОРЫ ЧЕЛОВЕКА
ГОЛОС
СЛУХ

37. Резонанс и состояние человека