Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Курс физики с примерами решения задач
Посмотреть оригинал

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Кинематика и динамика гармонических колебаний. Маятники

Колебания и их основные характеристики

Колебания — процесс, характеризуемый определенной повторяемостью во времени.

Колебания широко распространены в природе и технике, например качание маятника часов, переменный электрический ток. При колебательном движении маятника изменяется координата его центра масс, в случае переменного тока колеблются напряжение и ток в цепи.

В зависимости от физической природы различают колебания механические, электромагнитные и др. Однако различные колебательные процессы описываются одинаковыми характеристиками и одинаковыми уравнениями. Отсюда следует целесообразность единого подхода к изучению колебаний различной физической природы. Например, единый подход к изучению механических и электромагнитных колебаний применялся английским физиком Д.У. Рэлеем, русским физиком А.Г. Столетовым и инженером-экспериментатором П.Н. Лебедевым. Большой вклад в развитие теории колебаний внесли русский физик Л.И. Мандельштам и его ученики.

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии без последующих внешних воздействий на колебательную систему (систему, совершающую колебания).

Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса (косинуса).

Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам: 1) колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер, близкий к гармоническому; 2) сложные периодические процессы (процессы, повторяющиеся через равные промежутки времени) можно представить как наложение гармонических колебаний.

Гармонические колебания величины s описываются уравнением:

Определенные состояния системы, совершающей гармонические колебания, повторяются через промежуток времени Т, называемый периодом колебания, за который фаза колебания получает приращение 2я, т.е.

откуда

Величина, обратная периоду колебаний:

т.е. число полных колебаний, совершаемых в единицу времени, называется частотой колебаний.

Единица частоты — герц (Гц). 1 Гц — частота периодического процесса, при которой за 1 с совершается один цикл процесса. Сравнивая равенства (1) и (2), получаем

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы