Какие величины характеризуют колебательное движение в каких единицах они измеряются?

8 ответов на вопрос “Какие величины характеризуют колебательное движение в каких единицах они измеряются?”

  1. mirka13 Ответить

    В заключение рассмотрим еще одну характеристику колебаний – фазу. О том, что такое фаза, более подробно мы будем говорить в старших классах. Сегодня мы должны  рассмотреть, с чем можно эту характеристику сравнить, сопоставить и как ее для себя определить. Удобнее всего фазу колебаний сопоставить со скоростью движения маятника.

    Рис. 2. Маятники колеблются синфазно
    (с одинаковыми фазами)

    Рис. 3. Маятники совершают колебания
    в противофазе
    На нашем примере представлены два различных маятника. Первый маятник отклонили влево на определенный угол, второй тоже отклонили влево на определенный угол, такой же как и первый. Оба маятника будут совершать абсолютно одинаковые колебания. В этом случае можно сказать следующее, что маятники совершают колебания с одинаковой фазой, поскольку скорости маятника одинаковы.
    Два таких же маятника, но один отклонен влево, а другой – вправо. У них тоже одинаковые по модулю скорости, а направление противоположное. В этом случае говорят, что маятники совершают колебания в противофазе.
    Конечно, кроме колебаний и тех характеристик, о которых мы говорили, существуют и другие не менее важные характеристики колебательного движения. Но о них мы поговорим в старшей школе.
     
    Список дополнительной литературы:
    Кикоин А.К. О законе колебательного движения // Квант. — 1983. — № 9. — С. 30-31.
    Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1992. – 191 с.
    Черноуцан А.И. Гармонические колебания – обычные и удивительные  // Квант. — 1991. — № 9. — С. 36-38.

  2. denis_chel Ответить

    2-й семестр
    МЕХАНИКА
    4 . Механические колебания и волны
    · Колебательное движение. Свободные колебания. Гармонические колебания
    · Математический и пружинный маятники
    · Вынужденные колебания. Резонанс
    · Распространение колебаний в упругой среде
    · Поперечные и продольные волны
    Колебательное движение. Условия возникновения свободных колебаний. Амплитуда, период и частота колебаний
    Колебания груза на пружине. Математический маятник
    Превращение энергии вследствие колебательных движений. Вынужденные колебания. Резонанс
    Механические волны. Поперечные и продольные волны. Длина волны
    Решение задач. Обобщающий урок
    Тематическое оценивание знаний по теме «Механические колебания и волны»
    Урок 1/60
    Тема. Колебательное движение. Физические величины, характеризующие колебательное движение
    Цель урока: ознакомить учащихся с одним из самых распространенных движений в природе и технике — колебательным движением; выяснить условия существования свободных колебаний. Ознакомить учащихся с физическими величинами, характеризующими колебательное движение
    Тип урока: изучение нового материала
    1. Свободные колебания груза на нити и груза на пружине.
    2. Вынужденные колебания.
    3. Свободные колебания груза на нити.
    4. Свободные колебания груза на пружине
    Изучение нового материала
    1. Механические колебания.
    2. Свободные и вынужденные колебания.
    3. Условия существования свободных колебаний.
    4. Амплитуда колебаний.
    5. Период и частота.
    6. Циклическая частота
    Закрепление изученного материала
    1. Тренируемся решать задачи.
    2. Контрольные вопросы
    ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
    Колебания — один из самых распространенных видов движения в природе и технике. Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона. Колеблются плоскости и фюзеляж самолета, кузов автомобиля, поршни двигателя. Колебательные движения происходят и в жизни нашей планеты (землетрясения, приливы и отливы), и в астрономических явлениях. С колебаниями мы встречаемся и в живой природе: биение сердца, движение голосовых связок и т.д.
    Ø Колебаниями называются физические процессы, точно или приблизительно повторяются через одинаковые интервалы времени.
    В зависимости от физической природы различают механические и электромагнитные колебания.
    Подвесим грузик на нитке, отведем его в сторону от положения равновесия и отпустим. Грузик начнет совершать колебания вблизи положения равновесия, то есть осуществлять периодический движение. Колебания вблизи положения равновесия также осуществляет грузик, подвешенный на пружине.
    Механическими колебаниями называются такие движения тел, при которых через равные интервалы времени координаты тела, движущегося, его скорость и ускорение, приобретают исходных значений.
    2. Свободные и вынужденные колебания
    Существуют два вида колебательных движений: свободные и вынужденные.
    Ø Свободные колебания — это колебания, происходящие в механической системе под действием внутренних сил системы после кратковременного действия какой-то внешней силы.
    В свободных колебаний относятся, например, колебания маятника, тяжелая на нитке, тяжелая на пружине, чаш весов и т.д.
    Можно дать ученикам еще одна формулировка определения свободных колебаний — энергетическое:
    Ø Свободные колебания — это колебания, происходящие исключительно за счет первоначального запаса энергии, переданного системе.
    Тело или систему тел можно «заставить» совершать колебания, применяя внешнюю периодическую силу. Скажем, качели можно раскачивать, периодически подталкивая ее.
    Ø Колебания, возникающие под действием внешних сил и изменяются с течением времени по величине и направлению, называются вынужденными.
    Если вы говорите по телефону, то мембрана микрофона колеблется под действием колебаний воздуха, а воздух под действием колебаний голосовых связок. Колебания мембраны микрофона и колебания воздуха — вынужденные.
    Корпуса всех машин и механизмов, работающих, также совершают вынужденные колебания. Вынужденные колебания совершает диффузор громкоговорителя.
    Читайте также: Керамогранит gres z 500 30×30
    3. Условия существования свободных колебаний
    Рассмотрим колебания тяжелая на нитке или тяжелая на пружине. В приведенных примерах система совершала колебания вблизи положения устойчивого равновесия. Почему же колебания возникают именно вблизи этого положения системы? Дело в том, что при отклонении системы от положения устойчивого равновесия, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, стремится вернуть систему в положение равновесия. Эту рівнодійну так и называют — повертальною силой. Однако, вернувшись в состояние равновесия, система вследствие инерции «проскакивает» его. После этого снова возникает повертальна сила, направленная теперь в противоположную сторону. Так и возникают колебания.

    Чтобы колебания продолжались долгое время, необходимо, чтобы силы трения или силы сопротивления были очень малыми.
    Итак, для того, чтобы в системе происходили свободные колебания, необходимо выполнение двух условий:
    • система должна находиться вблизи положения устойчивого равновесия;
    • силы трения или силы сопротивления должны быть достаточно малыми.
    Во время колебаний смещение тела от положения равновесия периодически меняется.
    Ø Амплитуда колебаний — это физическая величина, которая характеризует колебательное движение и равна максимальной расстояния, на которое отклоняется колеблющееся тело от своего положения равновесия.
    Амплитуду колебаний обозначают символом А. Единица амплитуды колебаний в СИ — метр (м).
    Амплитуда свободных колебаний определяется начальными условиями, то есть тем первоначальным отклонением или толчком, которым грузы на нити или пружине были приведены в движение.
    Если груз на нитке (или на пружине) оставить в покое, то через некоторое время амплитуда колебаний заметно уменьшится. Колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается, называются затухающими. Колебания, амплитуда которых с течением времени не изменяется, называются незатухаючими.
    5. Период и частота
    Если груз на нитке за время t совершит N полных колебаний, то время одного полного колебания:

    Ø Период колебаний — промежуток времени, в течение которого происходит одно полное колебание.
    Единица периода колебаний в СИ — секунда (с).
    Частота колебаний — это число полных колебаний, совершаемых за 1 с:

    Единица частоты колебаний в СИ — герц (Гц).
    Ø 1 Гц равна частоте колебаний, во время которых тело за 1 с совершает одно полное колебание.
    Период и частота — взаимно обратные величины.
    Обозначим циклическую частоту колебаний символом ω.
    Ø Циклическая частота равна числу полных колебаний, совершаемых телом за 2 секунды:

    Единица циклической частоты колебаний в СИ — радиан в секунду (рад/с или 1/с).
    Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
    1. Какие тела образуют систему во время колебаний груза, висящего на нитке? Какова природа сил в случае взаимодействия этих тел?
    2. Какие тела образуют систему во время колебаний груза, который находится на пружине? Какова природа сил в случае взаимодействия этих тел?
    3. Равнодействующая каких сил играет роль повертальної силы во время колебаний груза, что висит:
    4. Можно ли принимать за амплитуду размах колебаний?
    5. Как можно рассчитать период колебаний?
    ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
    1 ) . Тренируемся решать задачи
    1. Можно ли назвать свободными колебания:
    а) поплавка на волнах?
    б) струны скрипки?
    в) грузовика, который едет по ухабам?
    г) иглы швейной машины?
    д) отделов камертона?
    2. Какие из перечисленных колебаний являются свободными:
    Читайте также: Картинки батуты для детей
    а) колебания подвешенного на пружине тяжелая после случайного толчка;
    б) колебания поверхности включенного динамика;
    в) колебания подвешенного на нитке тяжелая (нить вывели из положения равновесия и отпустили)?
    3. Тело за 10 с осуществило 50 колебаний. Чему равен период колебаний?
    4. Во время колебаний грузик, подвешенный на нити, проходит через положение равновесия с интервалом 0,5 с. Чему равен период колебаний?
    5. Поплавок, качающийся на поверхности воды, за 3 сек всплывает и ныряет в воду шесть раз. Вычислите период и частоту колебаний.
    1. Приведите примеры свободных и вынужденных колебаний.
    2. В каких случаях колебания невозможны?
    3. Назовите свойства колебательной системы.
    4. В чем заключается принципиальное отличие колебательного движения от движения по кругу?
    5. Какие величины, характеризующие колебательное движение, изменяются периодически?
    6. В каких единицах измеряются период, частота и циклическая частота колебаний?
    Что мы узнали на уроке
    • Колебаниями называются физические процессы, точно или приблизительно повторяются через одинаковые интервалы времени.
    • Механическими колебаниями называются такие движения тел, во время которых через равные интервалы времени координаты тела в движении — скорость и ускорение — приобретают исходных значений.
    • Свободные колебания — это колебания, происходящие в механической системе под действием внутренних сил системы после кратковременного действия какой-то внешней силы.
    • Колебания, возникающие под действием внешних сил и изменяются с течением времени по величине и направлению, называются вынужденными.
    • Условия существования свободных колебаний:
    — система должна находиться вблизи положения устойчивого равновесия;
    — силы трения или силы сопротивления должны быть достаточно малыми;
    • Амплитуда колебаний — это физическая величина, которая характеризует колебательное движение и равна максимальной расстояния, на которое отклоняется колеблющееся тело от своего положения равновесия.
    • Период колебаний — промежуток времени, в течение которого происходит одно полное колебание:

    • Частота колебаний — это число полных колебаний, совершаемых за 1 с:

    • 1 Гц равна частоте колебаний, во время которых тело за 1 с совершает одно полное колебание.
    • Циклическая частота равна числу полных колебаний, совершаемых телом за 2 секунды:
    РЕФЕРАТ
    по предмету: «Физика»
    на тему: __________________________________________________
    Белослудцев В. А.
    Ижевск 2012
    Содержание
    Виды механических колебаний
    Величины, характеризующие колебания
    Продольные и поперечные волны
    Скорость распространения волн
    Звук как пример механических волн
    Виды механических колебаний
    Механическими колебаниями (или просто колебаниями) называется такое движение механической системы при котором обобщенные координаты и их производные изменяются во времени периодически возрастая или убывая.
    Различают следующие виды механических колебаний:
    свободные или собственные колебания — происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне;
    периодические — при которых значения обобщенной координаты и ее производных циклически повторяются (если это условие не выполняется, то колебания апериодические);
    вынужденные — вызываемые и поддерживаемые переменной во времени внешней силой;
    параметрические — вызываемые изменением во времени динамических параметров системы ( жесткости, массы или момента инерции, демпфирования и др.);
    автоколебания — стационарные колебания возбуждаемые и поддерживаемые за счет энергии поступающей от источника неколебательного характера, в которой поступление энергии регулируется движением самой системы;
    другие виды колебаний.
    Величины, характеризующие колебания
    Наиболее важными величинами, характеризующими механические колебания, являются:
    число колебаний за некоторый промежуток времени t. Обозначается буквой N;
    координата материальной точки или ее смещение (отклонение) — величина, характеризующая положение колеблющейся точки в момент времени t относительно положения равновесия и измеряемая расстоянием от положения равновесия до положения точки в заданный момент времени. Обозначается буквой x, измеряется в метрах (м);
    амплитуда — максимальное смещение тела или системы тел из положения равновесия. Обозначается буквой A или xmax, измеряется в метрах (м);
    период — время совершения одного полного колебания. Обозначается буквой T, измеряется в секундах (с);
    частота — число полных колебаний в единицу времени. Обозначается буквой ν, измеряется в герцах (Гц);
    циклическая частота, число полных колебаний системы в течение 2π секунд. Обозначается буквой ω, измеряется в радиан в секунду (рад/с);
    фаза — аргумент периодической функции, определяющий значение физической величины в любой момент времени t. Обозначается буквой φ, измеряется в радианах (рад);
    начальная фаза — аргумент периодической функции, определяющий значение физической величины в начальный момент времени (t = 0). Обозначается буквой φ, измеряется в радианах (рад).
    Читайте также: Какое давление может накачать компрессор от холодильника
    Эти величины связаны между собой следующими соотношениями:


    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
    Любые колебания характеризуются следующими параметрами:
    Смещение (х ) — отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени [м].
    Амплитуда колебаний – наибольшее смещение от положения равновесия [м]. Если колебания незатухающие, то амплитуда постоянна.
    Период колебаний ( Т )- время, за которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах [с].
    Частота колебаний (v) — число полных колебаний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).
    Единица измерения названа так в честь известного немецкого физика Генриха Герца (1857. 1894).
    1 Гц – это одно колебание в секунду. Примерно с такой частотой бьется человеческое сердце. Слово «херц» по-немецки означает «сердце».
    Фаза колебаний — физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах (рад).
    Период и частота колебаний связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью:
    На нижеприведенном рисунке указаны значения частот некоторых колебательных процессов

    Рассматривая рисунок, вы обнаружите, что сердце мыши сокращается гораздо чаще, чем сердце кита. Точные значения этих величин соответственно – 600 и 15 ударов в минуту (в покое). Но, между прочим, и то и другое сердце сокращается за свою жизнь около 750 миллионов раз.

    Ученые считают, что продолжительность жизни всех млекопитающих (кроме человека), измеренная числом ударов сердца, примерно одинакова. Рисунок расскажет вам о частотных характеристиках различных радиоволн, границах ультразвука и гиперзвука, о периодичности морских волн и частоте смены кадров на экране телевизора. Может возникнуть вопрос: почему показаны частоты обращения планет вокруг Солнца? Потому что движения планет по своим орбитам – это периодические (повторяющиеся) процессы.
    Источник: журнал “Наука и жизнь”. Авт. В. Лишевский.
    Колебания, при которых изменения физических величин происходят по закону косинуса или синуса,
    называются гармоническими колебаниями.

    График гармонических колебаний маятника — показывает зависимость координаты маятника от времени.

    По графику можно определить амплитуду и период колебаний маятника и далее вычислить частоту колебаний.

    Механические колебания и волны — Класс!ная физика

  3. Ale4ka803 Ответить




    § 24. Величины, характеризующие колебательное движение
    Сравним колебания двух одинаковых маятников, изображённых на рисунке 58. Первый маятник колеблется с большим размахом, т. е. его крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у второго маятника.

    Рис. 58. Колебания маятников, происходящие с разной амплитудой
    Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний
    Будем рассматривать колебания, происходящие с малыми амплитудами (рис. 59), при которых длину дуги АВ можно считать равной отрезку АВ и даже полухорде СВ. Поэтому под амплитудой колебаний нитяного маятника можно понимать как дугу, так и любой из этих отрезков. Так, амплитуда колебаний первого маятника (см. рис. 58) равна 01А1 или 01В1, а второго — 02А2 или О2В2. Амплитуду обозначают буквой А и в СИ измеряют в единицах длины — метрах (м), сантиметрах (см) и др. Амплитуду можно измерять также в единицах плоского угла, например в градусах, поскольку дуге окружности соответствует определённый центральный угол, т. е. угол с вершиной в центре окружности (в данном случае в точке О).

    Рис. 59. При колебаниях с малой амплитудой длина дуги АВ равна отрезку АВ
    Амплитуда колебаний пружинного маятника (см. рис. 53) равна длине отрезка ОВ или ОА.
    Колеблющееся тело совершает одно полное колебание, если от начала колебаний проходит путь, равный четырём амплитудам. Например, переместившись из точки О1 в точку B1 затем в точку А1 и вновь в точку О1 (см. рис. 58), шарик совершает одно полное колебание.
    Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний
    Период колебаний обозначается буквой Т и в СИ измеряется в секундах (с).
    Подвесим два одинаковых шарика на нитях разной длины и приведём их в колебательное движение. Увидим, что за один и тот же промежуток времени короткий маятник совершит больше колебаний, чем длинный.
    Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний
    Обозначается частота греческой буквой v («ню»). За единицу частоты принято одно колебание в секунду. Эта единица в честь немецкого учёного Генриха Герца названа герцем (Гц).
    Допустим, в одну секунду маятник совершает два колебания, т. е. частота его колебаний равна 2 Гц. Чтобы найти период колебания, необходимо одну секунду разделить на число колебаний в эту секунду, т. е. на частоту:

    Таким образом, период колебания Т и частота колебаний v связаны следующей зависимостью:

    На примере колебаний маятников разной длины приходим к выводу: частота и период свободных колебаний нитяного маятника зависят от длины его нити. Чем больше длина нити маятника, тем больше период колебаний и меньше частота.
    Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха называются собственными колебаниями, а их частота — собственной частотой колебательной системы
    Не только нитяной маятник, но и любая другая колебательная система имеет определённую собственную частоту, зависящую от параметров этой системы. Например, собственная частота пружинного маятника зависит от массы груза и жёсткости пружины.
    Рассмотрим колебания двух одинаковых маятников (рис. 60). В один и тот же момент времени левый маятник из крайнего левого положения начинает движение вправо, а правый маятник из крайнего правого положения движется влево. Оба маятника колеблются с одной и той же частотой (поскольку длины их нитей равны) и с одинаковыми амплитудами. Однако эти колебания отличаются друг от друга: в любой момент времени скорости маятников направлены в противоположные стороны. В таком случае говорят, что колебания маятников происходят в противоположных фазах.

    Рис. 60. Колебания маятников, происходящие в противоположных фазах
    Маятники, изображённые на рисунке 58, тоже колеблются с одинаковыми частотами. Скорости этих маятников в любой момент времени направлены одинаково. В этом случае говорят, что маятники колеблются в одинаковых фазах.
    Рассмотрим ещё один случай. В момент, изображённый на рисунке 61, а, скорости обоих маятников направлены вправо. Но через некоторое время (рис. 61, б) они будут направлены в разные стороны. В таком случае говорят, что колебания происходят с определённой разностью фаз.

    Рис. 61. Колебания маятников, происходящие с некоторой разностью фаз
    Физическая величина, называемая фазой, используется не только при сравнении колебаний двух или нескольких тел, но и для описания колебаний одного тела.
    Формула для определения фазы в любой момент времени будет рассмотрена в старших классах.
    Таким образом, колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой.

    Вопросы

    Что называется амплитудой колебаний; периодом колебаний; частотой колебаний? В каких единицах измеряется каждая из этих величин?
    Какая математическая зависимость существует между периодом и частотой колебаний?
    Как зависят: а) частота; б) период свободных колебаний маятника от длины его нити?
    Какие колебания называются собственными?
    Что называется собственной частотой колебательной системы?

    Упражнение 24


    Рис. 62
    На рисунке 62 изображены пары колеблющихся маятников. В каких случаях два маятника колеблются: в одинаковых фазах по отношению друг к другу; в противоположных фазах?
    Частота колебаний стометрового железнодорожного моста равна 2 Гц. Определите период этих колебаний.
    Период вертикальных колебаний железнодорожного вагона равен 0,5 с. Определите частоту колебаний вагона.
    Игла швейной машины делает 600 полных колебаний в минуту. Какова частота колебаний иглы?
    Амплитуда колебаний груза на пружине равна 3 см. Какой путь от положения равновесия пройдёт груз за время, равное – ¼Т; – ½Т; – ¾Т; – Т?
    Амплитуда колебаний груза на пружине равна 10 см, частота 0,5 Гц. Какой путь пройдёт груз за 2 с?

    Задание

    Спланируйте эксперимент с участием магнитных сил, имитирующих увеличение ускорения свободного падения и действующих на колеблющийся нитяной маятник. Проведите этот эксперимент и сделайте вывод о качественной зависимости периода колебаний от ускорения свободного падения.

  4. Droomka Ответить

    ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ
    ДВИЖЕНИЕ
    Любые колебания характеризуются следующими параметрами:
    Смещение (х ) – отклонение
    колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени
    [м].
    Амплитуда колебаний – наибольшее смещение от положения равновесия
    [м]. Если колебания незатухающие, то амплитуда постоянна.
    Период колебаний ( Т )- время, за
    которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах
    [с].
    Частота колебаний (v) – число
    полных колебаний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).
    Единица измерения названа так в честь известного немецкого физика
    Генриха Герца (1857…1894).
    1 Гц – это одно колебание в секунду. Примерно с такой частотой бьется человеческое сердце. Слово «херц» по-немецки означает «сердце».
    Фаза колебаний – физическая величина,
    определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах
    (рад).
    Период и частота колебаний связаны между собой обратно
    пропорциональной зависимостью:
    T = 1/v.
    На нижеприведенном рисунке указаны значения частот
    некоторых колебательных процессов

    Рассматривая рисунок, вы обнаружите, что сердце
    мыши сокращается гораздо чаще, чем
    сердце кита. Точные значения этих величин соответственно – 600 и
    15 ударов в минуту (в покое). Но, между прочим, и то и другое сердце
    сокращается за свою жизнь около 750 миллионов раз.

    Ученые считают,
    что продолжительность жизни всех млекопитающих
    (кроме человека), измеренная числом ударов сердца, примерно одинакова. Рисунок расскажет вам о частотных характеристиках
    различных радиоволн, границах ультразвука и гиперзвука, о периодичности
    морских волн и частоте смены кадров на экране телевизора. Может
    возникнуть вопрос: почему показаны частоты обращения планет вокруг
    Солнца? Потому что движения планет по своим орбитам – это периодические (повторяющиеся) процессы.
    Источник: журнал “Наука и жизнь”. Авт. В.
    Лишевский.

    Устали? – Отдыхаем!

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *