Механические колебания

Колебания являются очень распространенным видом движения. Это покачивание веток деревьев на ветру, вибрация струн у музыкальных инструментов, движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля, качания маятника в настенных часах и даже биения нашего сердца.Рассмотрим колебательное движение на примере двух маятников - нитяного и пружинного.

Нитяной маятник представляет собой шарик, прикрепленный к тонкой, легкой нити. Если этот шарик сместить в сторону от положения равновесия и отпустить, то он начнет колебаться, т. е. совершать повторяющиеся движения, Далее изображен пружинный маятник. Он представляет собой груз, способный колебаться под действием силы упругости пружины.

Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний:
А - амплитуда; Т - период; V - частота.

Амплитуда колебаний - это максимальное расстояние, на которое удаляется колеблющееся тело от своего положения равновесия. Амплитуда колебаний измеряется в единицах длины - метрах, сантиметрах и т. д.

Период колебаний - это время, за которое совершается одно колебание. Период колебаний измеряется в единицах времени - секундах,минутах и т. д.

Частота колебаний - это число колебаний, совершаемых за 1 с. Единица частоты в герцем (Гц).

Если частота колебаний равна 1 Гц, то это означает, что за каждую секунду совершается одно колебание. Если же, например, частота v = 50 Гц, то это означает, что за каждую секунду совершается 50 колебаний.

В процессе колебаний положение тела непрерывно меняется. График зависимости координаты колеблющегося тела от времени называют графиком колебаний. По горизонтальной оси на этом графике откладывают время t, по вертикальной - координату х. При переходе тела через положение равновесия знак координаты меняется на противоположный, указывая тем самым, что тело оказалось по другую сторону от среднего положения.

О форме графика колебаний можно судить на основе следующих опытов.

Соединим пружинный маятник с пишущим устройством (например, кисточкой) и начнем перед колеблющимся телом равномерно перемещать бумажную ленту (рис. 32). Кисточка нарисует на ленте линию, которая по форме будет совпадать с графиком колебаний.

Для записи колебаний нитяного маятника можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 33. Маятником здесь служит воронка с песком.

Если под колеблющейся воронкой перемещать бумажную ленту (или деревянную доску), высыпающийся из воронки песок оставит на ней характерный след.

Поиск по сайту: