KNOWLEDGE HYPERMARKET


Механические колебания
(Создана новая страница размером '''Гипермаркет знаний>>[[Физика и аст...)
 
(4 промежуточные версии не показаны)
Строка 1: Строка 1:
'''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]&gt;&gt;[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]&gt;&gt;[[Физика 8 класс|Физика 8 класс]]&gt;&gt;Физика: Механические колебания'''<metakeywords>Физика, класс, урок, на тему, 8 класс, Механические колебания</metakeywords>  
'''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]&gt;&gt;[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]&gt;&gt;[[Физика 8 класс|Физика 8 класс]]&gt;&gt;Физика: Механические колебания'''<metakeywords>Физика, класс, урок, на тему, 8 класс, Механические колебания</metakeywords>  
-
<br>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.<br>
+
<br>[[Гармонические_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.<br>  
-
Рассмотрим колебательное движение на примере двух маятников - нитяного и пружинного.<br>
+
<h2>Механические колебания</h2>
-
''Нитяной маятник'' изображен на рисунке 30. Он 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, периодически проходя через положение равновесия.<br>
+
Сегодняшняя тема урока будет посвящена изучению колебания и колебательных движений.
-
На рисунке 31 изображен ''пружинный маятник''. Он представляет собой груз, способный колебаться под действием силы упругости пружины.<br>
+
Процесс колебания является самым распространенным видом движения, которые существуют в природе. А если мы этот процесс будем рассматривать с точки зрения механических движений, то колебания можно назвать самым распространенным видом механического движения.  
-
Колебательное движение характеризуют амплитудой, периодом и частотой колебаний:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; А - амплитуда; Т - период; V - частота.<br>[[Файл:pict_30,31.jpg]]<br>
+
Под таким понятием, как колебание, принято считать такое движение, которое повторяется полностью или частично с течением времени.
-
'''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.<br>
+
Как вы думаете, являются ли колебательными движениями качание деревьев или шевеление листвы под воздействием ветра? Естественно такое движение можно отнести к колебаниям. Также колебательные движения выполняют качающиеся качели, вибрирующие струны музыкальных инструментов и качание маятника в часах. И даже любое движение человеческого тела и наше сердцебиение, которое повторяется на протяжении времени, также выполняет колебательные движения.  
-
'''Период '''колебаний - это время, за которое совершается одно колебание. Период колебаний измеряется в единицах времени - секундах, минутах и т. д.<br>
+
Ну что ж, теперь мы можем сделать вывод и дать определение этому явлению.
-
'''Частота '''колебаний - это число колебаний, совершаемых за 1 с. Единица частоты в СИ названа ''герцем ''(Гц) в честь немецкого физика Г. Герца (1857-1894).  
+
Процесс, который повторяется с течением времени, называется колебанием.
-
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.<br>
+
<h2>Условия, необходимые для колебаний</h2>
-
Для периода Т и частоты v колебаний справедливы те же формулы, что и для периода и частоты обращения, которые рассматривались при изучении равномерного движения по окружности.<br>
+
Теперь давайте с вами на примерах пружинного и нитяного маятников более подробно рассмотрим процесс колебательных движений.  
-
1.&nbsp;&nbsp;&nbsp; Чтобы найти период колебаний, надо время t, за которое совершено несколько колебаний, разделить на число п этих колебаний:<br>[[Файл:formul_17_1.jpg]]<br>2.&nbsp;&nbsp;&nbsp; Чтобы найти частоту колебаний, надо число колебаний разделить на время, в течение которого они произошли:<br>[[Файл:formul_17_2.jpg]]<br>
+
<br>[[Image:Pict 30,31.jpg|Механические колебания]]<br>
-
При подсчете числа колебаний на практике следует четко понимать, что представляет собой одно (полное) колебание. Если, например, маятник начинает двигаться из положения 1 (см. рис. 30), то одним колебанием является такое его движение, когда он, пройдя положение равновесия 0, а затем крайнее положение 2, возвращается через положение равновесия 0 снова в положение 1.<br>
+
А сейчас давайте обратим внимание на наши рисунки, на которых изображены данные маятники.  
-
Сравнивая формулы (17.1) и (17.2), мы видим, что период и частота колебаний - величины взаимно обратные, т. е.<br>[[Файл:formul_17_3.jpg]]<br>
+
На первом рисунке нам представлен, так званый нитяной маятник, этот маятник еще называют математическим. Теперь рассмотрим, что собой представляет этот математический маятник. А представляет он некое массивное тело, в данном случае шарик, который подвешен на длинную и тонкую нить. Если мы попробуем взять и сместить его в сторону, нарушив его равновесие, а потом отпустим, то этот шарик будет выполнять повторяющиеся движения в стороны, и при этом он периодически будет проходить через положение равновесия. В этом случае, можно сказать, что данный шарик начнет выполнять колебательные движения, то есть колебаться.
-
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. Модуль этой координаты показывает, на каком расстоянии от положения равновесия находится колеблющееся тело (материальная точка) в данный момент времени. При переходе тела через положение равновесия знак координаты меняется на противоположный, указывая тем самым, что тело оказалось по другую сторону от среднего положения.<br>
+
Теперь рассмотрим следующий рисунок, на котором изображен пружинный маятник. Это маятник представлен в виде грузика, который закреплен на пружине и под действием силы упругости этой пружины, способен выполнять колебательные движения.
-
О форме графика колебаний можно судить на основе следующих опытов.<br>
+
Но, как вы уже видите с приведенных примеров, что для осуществления колебаний необходимы некоторые условия.  
-
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.<br>
+
Для существования колебаний необходимо:
-
Для записи колебаний нитяного маятника можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 33. Маятником здесь служит воронка с песком.  
+
• Во-первых, наличие самой колебательной системы. А в нашем случае, такой системой являются данные маятники, которые способны осуществить эти колебательные движения.<br>
 +
• Во-вторых, необходимо иметь точку равновесия и притом равновесия устойчивого.<br>
 +
• В-третьих, обязательное наличие запасов энергии, с помощью которой и будут осуществляться колебательные движения.<br> 
 +
• И, в-четвертых, наличие небольшой силы трения, так как если сила трения будет большой, то, естественно, что ни о каких колебаниях не может идти никакой речи.<br>
-
Если под колеблющейся воронкой перемещать бумажную ленту (или деревянную доску), высыпающийся из воронки песок оставит на ней характерный след.<br>[[Файл:pict_32,33.jpg]]<br>
+
<h2>Единицы измерения амплитуды колебаний</h2>
-
При достаточно малом трении и на протяжении небольших интервалов времени графиком колебаний каждого из маятников является''синусоидальная кривая'', или кратко ''синусоида''.<br>
+
Величинами, которые характеризуют колебательные движения, являются:
-
По графику колебаний можно определить все характеристики колебательного движения. Так, например, график, изображенный на рисунке 34, описывает колебания с амплитудой A = 5 см, периодом Т = 4 с и частотой v= 1/T = 0,25 Гц.<br>[[Файл:pict_34.jpg]]<br>'''??? 1. Приведите примеры колебаний. 2. Что называют амплитудой колебаний? 3. Что такое период колебаний? 4. Что называют частотой колебаний? 5. Как называется единица частоты колебаний? 6. Чем отличается пружинный маятник от нитяного? 7. Какая сила заставляет опускаться нитяной маятник после того, как он был выведен из положения равновесия? Почему он не останавливается в положении равновесия? 8. Под действием какой силы происходят колебания пружинного маятника?'''<br><br><br><br>''С.В. Громов, Н.А. Родина, Физика 8 класс''
+
1. Амплитуда, которую обозначают символом «А» и измеряют в таких единицах длины, как метры, сантиметры и т.д. Как правило, амплитудой принято считать максимальное расстояние, на которое колеблется тело от своего положения равновесия.<br>
-
''Отослано читателями из интернет-сайтов''<br><br>
+
2. Период, который обозначают символом «Т» и измеряют в единицах времени, то есть в минутах, секундах и т.д. Период является тем временем, за которое происходит одно колебание.<br>
 +
3.Частота, которую обозначают символом «V». Частотой колебаний принято считать то количество колебаний, которое осуществляется за 1 с.<br>
-
<sub>[[Физика 8 класс|библиотека]] физики, уроки физики, программа с физики, [[Гипермаркет знаний - первый в мире!|конспекты уроков]] физики, учебники по физике, готовые домашние задания</sub>
+
В системе СИ единицу частоты принято называть «герцем». Свое название она получила в честь немецкого физика Г. Герца.
-
'''<u>Содержание урока</u>'''
+
Если припустим, частота колебаний будет равна 1 Гц, то это будет значить, что одно колебание совершается за одну секунду. В случае, если частота будет равняться v = 50 Гц, то естественно, что за каждую секунду будут совершено 50 колебаний.
-
<u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] конспект урока                      '''
+
 
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] опорный каркас 
+
<h2>Формулы амплитуды колебаний</h2>
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] презентация урока
+
 
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] акселеративные методы
+
А теперь давайте перейдем к рассмотрению формул колебаний. Здесь следует отметить, что для периода Т и частоты v колебаний правильными будут те же формулы, которые используют и для периода и частоты обращения.
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] интерактивные технологии
+
 
 +
Рассмотрим значения этих формул более подробно:
 +
 
 +
1. Во-первых, для того чтобы найти период колебаний, нам необходимо взять время t, за которое было совершено какое-то количество колебаний и разделить на n, которое является числом этих колебаний и получим такую формулу:<br>
 +
 
 +
<br>[[Image:Formul 17 1.jpg|Механические колебания]]<br>
 +
 
 +
2. Во-вторых, если нам необходимо найти частоту колебаний, то нужно взять число колебаний и разделить их на время, в течение которого эти колебания происходили. В итоге, у нас получилась такая формула:<br>
 +
 
 +
<br>[[Image:Formul 17 2.jpg|Механические колебания]]<br>
   
   
-
'''<u>Практика</u>'''
+
Но чтобы лучше понять, как производить подсчет числа колебаний, необходимо иметь представление того, что такое одно полное колебание. Для этого опять вернемся к рассмотрению рис. 30, где нам наглядно показано, что маятник начинает свое движение из положения 1, дальше он проходит положение равновесия и переходит в положение 2, а дальше он возвращается из второго положения в положение равновесия и снова возвращается в положение 1. Вот этот весь процесс и является одним колебанием.
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] задачи и упражнения
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] самопроверка
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] домашние задания
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] дискуссионные вопросы
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] риторические вопросы от учеников
+
-
 
+
-
'''<u>Иллюстрации</u>'''
+
-
<u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фотографии, картинки
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] графики, таблицы, схемы
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
+
-
+
-
'''<u>Дополнения</u>'''
+
-
<u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] рефераты'''
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] статьи
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фишки для любознательных
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] шпаргалки
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] учебники основные и дополнительные
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] словарь терминов                         
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] прочие
+
-
'''<u></u>'''
+
-
<u>Совершенствование учебников и уроков
+
-
</u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] исправление ошибок в учебнике'''
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обновление фрагмента в учебнике
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] элементы новаторства на уроке
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] замена устаревших знаний новыми
+
-
 
+
-
'''<u>Только для учителей</u>'''
+
-
<u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] идеальные уроки '''
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] календарный план на год 
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] методические рекомендации 
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] программы
+
-
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обсуждения
+
-
+
-
+
-
'''<u>Интегрированные уроки</u>'''<u>
+
-
</u>
+
-
<br>
+
Стоит обратить внимание на то, что при сравнении этих двух формул период и частота колебаний, являются величинами взаимно обратными, т. е.
-
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, [http://xvatit.com/index.php?do=feedback напишите нам].
+
<br>[[Image:Formul 17 3.jpg|Механические колебания]]<br> 
-
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - [http://xvatit.com/forum/ Образовательный форум].
+
<h2>График колебаний</h2>
 +
 
 +
Как вам уже известно, из сегодняшнего урока, что положение тела в процессе колебания непрерывно меняется.
 +
 
 +
Графиком колебаний называют такой график зависимости, где координаты колеблющегося тела зависят от времени.
 +
 
 +
А теперь давайте рассмотрим, что собой представляет график колебаний. Для этого мы возьмем и по горизонтальной оси нашего графика отложим время t, а координату х  разместим на вертикальной оси. Теперь, с помощью модуля, этой координаты мы видим на каком расстоянии от первоначального положения, то есть положения равновесия, находится колеблющееся тело на данный момент времени.
 +
 
 +
А, когда данное тело переходит через положение равновесия, то в этом случае знак координаты измениться на противоположный. То есть, этот знак нам показывает, что тело переместилось на другую сторону от положения равновесия.
 +
 
 +
<h2>Практическая работа</h2>
 +
 
 +
А теперь давайте проведем несколько интересных опытов. Для этого пружинный маятник попробуем соединить с пишущим устройством. А дальше начнем равномерно перемещать бумажную ленту перед этим колеблющимся телом. Если вы внимательно посмотрите на рис 32, то увидите, как с помощью кисточки на ленте появляется линия, которая будет совпадать с графиком колебаний.
 +
 
 +
На рисунке 33 изображена установка нитяного маятника, где также можно записать колебания этого маятника. В данном примере маятником здесь служит воронка с песком.
 +
Мы точно также помещаем бумажную ленту под колеблющейся воронкой и наблюдаем, как песок, который сыпется из воронки, оставляет соответствующий след.
 +
 
 +
<br>[[Image:Pict 32,33.jpg|Механические колебания]]<br> 
 +
 
 +
Теперь мы видим, что на протяжении незначительных интервалов и при довольно таки малом трении, графиком колебаний этих маятников является синусоида.
 +
 
 +
<br>[[Image:Pict 34.jpg|Механические колебания]]<br>
 +
 +
Так, например, на графике нам видны все колебательные движения, где A = 5 см, Т = 4 с и v= 1/T = 0,25 Гц.

Текущая версия на 18:32, 9 сентября 2015

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 8 класс>>Физика: 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.

Содержание

Механические колебания

Сегодняшняя тема урока будет посвящена изучению колебания и колебательных движений.

Процесс колебания является самым распространенным видом движения, которые существуют в природе. А если мы этот процесс будем рассматривать с точки зрения механических движений, то колебания можно назвать самым распространенным видом механического движения.

Под таким понятием, как колебание, принято считать такое движение, которое повторяется полностью или частично с течением времени.

Как вы думаете, являются ли колебательными движениями качание деревьев или шевеление листвы под воздействием ветра? Естественно такое движение можно отнести к колебаниям. Также колебательные движения выполняют качающиеся качели, вибрирующие струны музыкальных инструментов и качание маятника в часах. И даже любое движение человеческого тела и наше сердцебиение, которое повторяется на протяжении времени, также выполняет колебательные движения.

Ну что ж, теперь мы можем сделать вывод и дать определение этому явлению.

Процесс, который повторяется с течением времени, называется колебанием.

Условия, необходимые для колебаний

Теперь давайте с вами на примерах пружинного и нитяного маятников более подробно рассмотрим процесс колебательных движений.


Механические колебания

А сейчас давайте обратим внимание на наши рисунки, на которых изображены данные маятники.

На первом рисунке нам представлен, так званый нитяной маятник, этот маятник еще называют математическим. Теперь рассмотрим, что собой представляет этот математический маятник. А представляет он некое массивное тело, в данном случае шарик, который подвешен на длинную и тонкую нить. Если мы попробуем взять и сместить его в сторону, нарушив его равновесие, а потом отпустим, то этот шарик будет выполнять повторяющиеся движения в стороны, и при этом он периодически будет проходить через положение равновесия. В этом случае, можно сказать, что данный шарик начнет выполнять колебательные движения, то есть колебаться.

Теперь рассмотрим следующий рисунок, на котором изображен пружинный маятник. Это маятник представлен в виде грузика, который закреплен на пружине и под действием силы упругости этой пружины, способен выполнять колебательные движения.

Но, как вы уже видите с приведенных примеров, что для осуществления колебаний необходимы некоторые условия.

Для существования колебаний необходимо:

• Во-первых, наличие самой колебательной системы. А в нашем случае, такой системой являются данные маятники, которые способны осуществить эти колебательные движения.
• Во-вторых, необходимо иметь точку равновесия и притом равновесия устойчивого.
• В-третьих, обязательное наличие запасов энергии, с помощью которой и будут осуществляться колебательные движения.
• И, в-четвертых, наличие небольшой силы трения, так как если сила трения будет большой, то, естественно, что ни о каких колебаниях не может идти никакой речи.

Единицы измерения амплитуды колебаний

Величинами, которые характеризуют колебательные движения, являются:

1. Амплитуда, которую обозначают символом «А» и измеряют в таких единицах длины, как метры, сантиметры и т.д. Как правило, амплитудой принято считать максимальное расстояние, на которое колеблется тело от своего положения равновесия.

2. Период, который обозначают символом «Т» и измеряют в единицах времени, то есть в минутах, секундах и т.д. Период является тем временем, за которое происходит одно колебание.

3.Частота, которую обозначают символом «V». Частотой колебаний принято считать то количество колебаний, которое осуществляется за 1 с.

В системе СИ единицу частоты принято называть «герцем». Свое название она получила в честь немецкого физика Г. Герца.

Если припустим, частота колебаний будет равна 1 Гц, то это будет значить, что одно колебание совершается за одну секунду. В случае, если частота будет равняться v = 50 Гц, то естественно, что за каждую секунду будут совершено 50 колебаний.

Формулы амплитуды колебаний

А теперь давайте перейдем к рассмотрению формул колебаний. Здесь следует отметить, что для периода Т и частоты v колебаний правильными будут те же формулы, которые используют и для периода и частоты обращения.

Рассмотрим значения этих формул более подробно:

1. Во-первых, для того чтобы найти период колебаний, нам необходимо взять время t, за которое было совершено какое-то количество колебаний и разделить на n, которое является числом этих колебаний и получим такую формулу:


Механические колебания

2. Во-вторых, если нам необходимо найти частоту колебаний, то нужно взять число колебаний и разделить их на время, в течение которого эти колебания происходили. В итоге, у нас получилась такая формула:


Механические колебания

Но чтобы лучше понять, как производить подсчет числа колебаний, необходимо иметь представление того, что такое одно полное колебание. Для этого опять вернемся к рассмотрению рис. 30, где нам наглядно показано, что маятник начинает свое движение из положения 1, дальше он проходит положение равновесия и переходит в положение 2, а дальше он возвращается из второго положения в положение равновесия и снова возвращается в положение 1. Вот этот весь процесс и является одним колебанием.

Стоит обратить внимание на то, что при сравнении этих двух формул период и частота колебаний, являются величинами взаимно обратными, т. е.


Механические колебания

График колебаний

Как вам уже известно, из сегодняшнего урока, что положение тела в процессе колебания непрерывно меняется.

Графиком колебаний называют такой график зависимости, где координаты колеблющегося тела зависят от времени.

А теперь давайте рассмотрим, что собой представляет график колебаний. Для этого мы возьмем и по горизонтальной оси нашего графика отложим время t, а координату х разместим на вертикальной оси. Теперь, с помощью модуля, этой координаты мы видим на каком расстоянии от первоначального положения, то есть положения равновесия, находится колеблющееся тело на данный момент времени.

А, когда данное тело переходит через положение равновесия, то в этом случае знак координаты измениться на противоположный. То есть, этот знак нам показывает, что тело переместилось на другую сторону от положения равновесия.

Практическая работа

А теперь давайте проведем несколько интересных опытов. Для этого пружинный маятник попробуем соединить с пишущим устройством. А дальше начнем равномерно перемещать бумажную ленту перед этим колеблющимся телом. Если вы внимательно посмотрите на рис 32, то увидите, как с помощью кисточки на ленте появляется линия, которая будет совпадать с графиком колебаний.

На рисунке 33 изображена установка нитяного маятника, где также можно записать колебания этого маятника. В данном примере маятником здесь служит воронка с песком. Мы точно также помещаем бумажную ленту под колеблющейся воронкой и наблюдаем, как песок, который сыпется из воронки, оставляет соответствующий след.


Механические колебания

Теперь мы видим, что на протяжении незначительных интервалов и при довольно таки малом трении, графиком колебаний этих маятников является синусоида.


Механические колебания

Так, например, на графике нам видны все колебательные движения, где A = 5 см, Т = 4 с и v= 1/T = 0,25 Гц.