Механические колебания – это физические процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые интервалы времени.
Механические колебания делятся на свободные и вынужденные.
Колебания, происходящие под действием внутренних сил в колебательной системе, называют свободными.
Вынужденные колебания – это колебания, происходящие под действием внешней периодически меняющейся силы.
Амплитуда – это наибольшее смещение колеблющейся величины от положения равновесия.
Период – это время одного полного колебания.
Частота колебаний – это число колебаний за единицу времени.
Фаза колебаний – это физическая величина, определяющая отклонение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени.
Резонанс – это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы, действующей на систему с частотой свободных колебаний.
Колебательные движения
Все мы видели, как раскачивается ветка на ветру, лодка на волнах, качели, деревья при ветре. Чем эти движения отличаются от движения тележки движущейся прямолинейно?
Качели
Необходимо запомнить
ВАЖНО!
Механические колебания – это физические процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые интервалы времени.
Колебания делятся на два вида: свободные и вынужденные. Любое колебательное движение характеризуется величинами: период, частота, амплитуда, фаза колебаний.
Время одного полного колебания называют периодом колебаний.
T=tN ; [T] = 1с
Число полных колебаний, совершённых телом за 1 с, называют частотой колебаний.
ν=1T ; [ν] = 1 Гц (герц)
Фаза колебаний φ – характеризует состояние колебательной системы.
φ=ω t; ω=2πν
[ω] = 1 рад/ с
ω – циклическая частота.
Период колебаний пружинного маятника:
T=2πm/k
Период колебаний математического маятника:
Т=2π⋅lg
Гармонические колебания – это движение при котором смещение зависит от времени по закону синуса или косинуса.
Уравнение гармонических колебаний
x=xmcosωt.
При колебаниях в отсутствии действия сил трения выполняется закон сохранения энергии.
Если частота действия внешней силы совпадает с собственной частотой колебательной системы, то наблюдается явление резонанса.
Колебательные процессы и вибрация
Колебательными являются процессы начиная с вращения планет вокруг Солнца, заканчивая колебаниями электронов на орбитах движения вокруг ядра. Световые волны, которые позволяют нам видеть, имеют колебательную природу. Морские приливы также являются колебаниями. Окружающий мир, во многом состоит из колебаний. Колебания сопровождаются вибрацией. Необходимость измерения вибрации машин возникла во второй половине XIX века. Это связано с появлением паровых судов, имеющих лёгкие по сравнению с наземными сооружениями конструкции и мощные приводные машины. Возникновение вибрации всегда неприятно для экипажа и пассажиров. Последствия вибрации – аварии из-за поломок деталей механизмов, значительно снижали доверие к этому новому, в то время, виду транспорта. Часто интенсивные колебания наблюдались в подвижном составе развивающегося железнодорожного транспорта. Наибольшая чувствительность при воздействии вибрации на человека наблюдается при частоте 100–300 Гц. Однако, человек ощущает дискомфорт, находясь рядом с машиной генерирующей частоты, совпадающие с резонансными частотами частей человеческого тела..
