Конспект 9_3

Конспект 9-3
1
2
3
4
5
6
7
Механические
колебания
Свободные
колебания
Периодически (через равные промежутки времени) повторяющиеся механические
движения.
Колебательные
системы
Маятник
Системы тел, которые способны совершать свободные колебания. Маятники: нитяные,
пружинные.
Физическое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около
неподвижной точки или вокруг оси.
Наибольшее по модулю отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.
[А]=м, прибор – линейка
Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.
[Т]=с, прибор – часы
Число колебаний в единицу времени. [ ]=Гц (Герц)→ колебание в секунду
Амплитуда
колебаний. А
Период колебаний
Т
Частота колебаний
 (ню)
8
Фаза
9
Гармонические
колебания
10
Математический
маятник
T  2
11
l
(20)
g
Пружинный
маятник
Колебания, происходящие благодаря начальному запасу энергии после того, как тело было
выведено из состояния устойчивого равновесия. ЗСЭ! И превращения!
=
1
(19) Приборы: часы или частотомер. Частота свободных колебаний =
T
собственная частота колебательной системы.
ФВ, характеризующая начальное положение маятника и направление его скорости.
Колебания: в одинаковых, противоположных фазах, с разностью фаз.
Колебания, которые происходят под действием силы, пропорциональной смещению
колеблющейся точки и направленной противоположно этому смещению. Такие
колебания происходят по закону синуса или косинуса.
Материальная точка, колеблющаяся на не меняющемся со временем расстоянии от
точки подвеса. (Теоретическая модель) Реальный нитяной маятник совершает
колебания, близкие к гармоническим, если тяжелый шарик совершает их на
малорастяжимой нити (длина нити >> диаметра шарика)и малом трении, с малой
амплитудой. l  длина нити маятника
Колебания физического тела под действием силы упругости пружины.
k – жесткость пружины, m – масса тела
12
13
Затухающие
колебания
Вынужденные
колебания
14
Резонанс
15
Механическая
Волна
Продольные
механические В
Поперечные
механические В
Упругие
механические В
Длина В
 (ламбда)
Звуковые
колебания
16
17
18
19
20
Еп  Ек и наоборот!
T  2
m
(21)
k
Колебания с потерей энергии, с уменьшением амплитуды колебаний (вплоть до
прекращения колебаний). Трение, сопротивление среды.
колебания, совершенные под действием внешней периодически изменяющейся силы.
Частота установившихся вынужденных колебаний = частоте вынуждающей силы. Эти
колебания – незатухающие.
Явление возрастания амплитуды вынужденных колебаний при условии совпадения
частоты вынуждающей силы с частотой собственных колебаний колебательной
системы.  F   c (22) Мост, хор, качели, радиоприемник.
Явление распространения механических колебаний в среде (от точки к точке).
Поперечные, продольные, упругие (в упругой среде), электромагнитные.
Волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения В.
Волны чередующихся уплотнений и разрежений. (Пружина, звук)
Волны, в которых колебания происходят ┴ направлению распространения В.
Волны сдвига. (волна на воде)
УПоМВ – только в твердых телах!
УПрМВ - в твердых, жидких и газообразных средах.
Расстояние между ближайшими ДД точками, колеблющимися в одинаковых фазах.
λ = υT (23) [λ]=м (υ – скорость распространения волны)
МехГармКол в диапазоне частот от 20 Гц до 20кГц, воспринимаемые человеческим
ухом. Человеческий голос – колебания в диапазоне от 60 до 1000 Гц. Звук → по всем
направлениям (Закон Паскаля!) Инфразвук →  < 20 Гц. Ультразвук →  > 20 кГц
21
Высота звука
(Тон)
Тембр
22
23
Громкость
Распространение
Звуковые волны
Скорость звука
24
Отражение звука.
Эхо
25
Эхолокация
26
27
28
29
Звуковой резонанс
Дифракция звука
Когерентные ЗвВ
Интерференция
звука
Зависит от частоты звуковых ЗвКол. Чистый тон – звук источника, совершающего
ГармКол одной частоты. Камертон. Высота (тон) сложного звука определяется
высотой его основного тона – самого низкого (самой малой частоты). Остальные
тоны – обертоны. Тембр звука зависит от набора обертонов.
Бас – (60 -120 Гц), Баритон – (100 -160 Гц), Тенор – (140 -350 Гц), Альт – (300 600Гц), Сопрано – (500 – 1000 Гц)
Прямо ~ Амплитуде ЗвКол. Измеряется в дБ (Белл)
Во всех упругих средах (ТВ., Жид. и Газ.), не распространяется в безвоздушном пр-ве.
УПрМВ (чередование сгустков и разрежений в воздухе или другой среде)
o
Зависит от свойств среды. В воздухе при 20 C υ=340 м/с. (3 и 23)
Звук отражается от препятствий (как любая В). Ухо человека различает 2 звука с
интервалом > 1/15 с, поэтому для образования эха нужен звук, отраженный не ближе
11,4 м.
S
vt
(24) t – время звука (ультразвука) до объекта и обратно.
2
Хор, опыт с камертонами, резонаторы у музыкальных инструментов, у человека.
огибание звуком препятствия (λ явно > размеров препятствия)
Звуковые волны, имеющие одинаковые частоты, а также постоянную разность фаз.
Явление сложения в пространстве когерентных ЗВ.волн, при котором образуется
постоянное по времени распределение амплитуд результирующих колебаний.
Результат интерференции: в разных точках пространства громкость
результирующей звуковой волны меняется от 0 (разность хода волн = нечетному
числу полуволн) до максимума (разность хода волн = четному числу полуволн).
Полуволна =

2
Опыт с 2 камертонами. Стоячие волны, резонанс.