Transcript Вінницький Державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського Навчально-методичний матеріал з фізики для учнів 11 класу Виконали студенти 5 курсу групи БФІ ІПТЕФН Фернега Олена Фернега Володимир Авторський.

Вінницький Державний педагогічний
університет імені Михайла Коцюбинського
Навчально-методичний матеріал з фізики для учнів 11 класу
Виконали студенти 5
курсу групи БФІ ІПТЕФН
Фернега Олена
Фернега Володимир
Авторський дует
Зміст теми
Механічні коливання і хвилі
Вільні та вимушені коливання.
Гармонічні коливання.
Гармонічні коливання пружинного й
математичного маятників.
Перетворення енергії під час коливань.
Резонанс.
Приклади розв’язування задач.
Кросворд.
На головну
Коливаннями називаються
фізичні процеси, які точно або
наближено повторюються через
рівні інтервали часу.
Вільні
коливання
–
це
коливання, які відбуваються в
механічній системі під дією
внутрішніх сил системи після
короткочасного впливу зовнішньої
сили.
На головну
Коливання, що здійснюються під
дією зовнішньої періодичної сили,
називаються вимушеними.
Умови існування
вільних коливань:
1. Система повинна
перебувати біля
положення стійкої
рівноваги.
2.Сила тертя (опору)
повинні бути
достатньо малими.
На головну
Коливання при яких
зміщення залежить від
часу за законом косинуса
(синуса),
називаються
гармонічними.
Х, см
Хmax
10
5
0
-5
-10
2
4
t, с
Максимальне значення
величини,
що
зазнає
коливань за гармонічним
законом,
називається
амплітудою
коливань
(Хmax).
На головну
Періодом
гармонічного
коливання називається час
одного повного коливання
(проміжок часу через який
рух повністю повторюється).
Х, см
10
5
0
-5
-10
T
2
4
t, с
t
T
N
(с)
1

t
(Гц)
Кількість повних коливань
які здійснює тіло за 1 с,
називається частотою коливань.
На головну
Циклічна частота коливань – це кількість
повних коливань, що здійснюються за 2π
секунд.
2

T
Рівняння
коливального руху
тягарця на пружині
х

FП
0


mg
k
ax   x
m
або
На головну
a x   x
2
Задачі
1.Тіло здійснює гармонічні коливання за
законом x  0,1 cos( 20t  ) м.
3
Визначити амплітуду, період, частоту,
зміщення, фазу в момент часу t=0,05.
Розв’язання
Дано:
x  0,1 cos( 20t 
Хmax-?
Т-?
 ?
Х-?
 ?

3
)
Запишемо загальне
рівняння гармонічних
коливань
x  X max cos(t  0 )
Звідси
X max  0,1 М;

0 
3
  20
Гц;
рад.
Формула зв’язку циклічної частоти з періодом
дозволяє визначити період коливань
T
2

;
З формули T 
1

2
T
 0,1c.
20
визначимо
1
1
 
 10 Гц.
T 0,1c
Для
визначення
зміщення
тіла
від
положення рівноваги необхідно в дане
рівняння підставити значення часу t=0,05 с:
x  0,1 cos( 20  0,05 

3
) м  0,05 м.
Фазу коливань в момент часу t=0,05 с
знаходимо за формулою:

4
  t  0 ;   20  0,05    .
3 3
Відповідь: X max  0,1 м; T  0,1 c;
  10 Гц; x  0,05 м;
4
   рад.
3
2.Тіло здійснює гармонічне коливання за
законом x  20 sin t . Визначте амплітуду,
період коливання і частоту.
3.Напишіть закон гармонічних коливань для
точки, якщо амплітуда її коливань 5 см, а
період коливань 1 с.
4.Амплітуда коливання 2 см, зміщення 1 см.
Скільки
часу
пройшло
від
початку
коливань?
На головну
Кросворд
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Питання
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Питання до кросворду
Коливання, які відбуваються в механічній системі під дією
внутрішніх сил системи після короткочасного впливу зовнішньої
сили…
Коливання при яких зміщення залежить від часу за законом
косинуса (синуса)…
Максимальне значення величини, що зазнає коливань за
гармонічним законом …
Кількість повних коливань, що здійснюються за 2π секунд,
називається циклічною …
Коливання, що здійснюються під дією зовнішньої періодичної
сили …
Кількість повних коливань які здійснює тіло за 1 с …
Ідеалізована коливальна система без тертя, що складається з
невагомої й нерозтяжної нитки, на якій підвішена матеріальна
точка …
Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань у
випадку, коли частота зовнішньої сили збігається з власною
частотою системи…
Коливальна система, в якій коливання відбуваються під впливом
сил пружності в межах пружини…
На головну
Математичним маятником називається
ідеалізована коливальна система без тертя,
що складається з невагомої й нерозтяжної
нитки, на якій підвішена матеріальна точка.
α
О

FПР
 α
F

х

mg
На головну
l
T  2
g
Пружинним маятником називається
коливальна система, в якій коливання
відбуваються
під
впливом
сил
пружності в межах пружини.
х

FП
0


mg
m
T  2
k
На головну
Перетворення енергії за відсутності тертя
E П  E max
EEПП 00
EК  0 EE К E0
К
max
Якщо вивести систему з
положення стійкої рівноваги,
то її потенціальна енергія
збільшиться. У разі повернення в положення рівноваги
потенціальна енергія буде
E П  E max зменшуватися, а кінетична –
збільшуватися. У момент
EК  0
проходження
положення
рівноваги кінетична енергія
системи максимальна.
На головну
Явище різкого зростання амплітуди
вимушених коливань у випадку, коли
частота зовнішньої сили збігається з
власною частотою системи, називається
резонансом.
Хmax
1 – мала сила тертя
2 – велика сила тертя
1
2
O
0
На головну

Застосування резонансу
Явище резонансу використовується в
музичних інструментах для посилення
звуку. Його часто використовують, коли
треба зрушити з місця щось важке,
наприклад автомобіль, який застряг.
Воно знаходить застосування в багатьох
приладах, у тому числі вимірювальних.
Буває, що резонанс
призводить навіть до
руйнування будинків і
мостів.
Боротьба з резонансом
Щоб уникнути небажаних проявів
резонансу, діють двома способами:
а) Роблять неузгодженими частоти, збіг
яких може призвести до резонансу. Для
цього змінюють частоту зовнішньої сили,
або власну частоту системи.
б) Збільшують затухання коливань.
На головну
Авторський дует
Привіт всім! Мене звати Лєна.
Мені 21. Я навчаюсь на 5 курсі
фіз-мату.
Мої захоплення: читання
детективів, гарний відпочинок з друзями, вазони,
тварини та багато іншого.
На головну
Привіт! Мене звати
Вова. Мені 21. І я також
навчаюсь на 5 курсі
фіз-мату
Мої захоплення: футбол,
риболовля, відпочинок з
друзями, збирання грибів
та інше.
Після чотирьох років
дружби, яка переросла
в палке кохання, ми,
нарешті, одружилися.
12 серпня 2007 року
у нас відбулась визначна дата. Яку ми
давно і з нетерпінням
чекали.
Тепер ми подружжя
Фернег! Яке завжди
разом, і в радості, і в
горі!
І ми дуже
щасливі!!!
На головну