Механические колебания и волны. Звук презентация

Это интересно…
«Вся природа живая
и неживая, все виды
искусства – музыка,
пение, архитектура,
живопись, поэзия
пронизаны
ритмическими
колебаниями» А.Л. Чижевский.

«… многие явления, относящиеся к теории звука и колебаний, столь примечательны и занятны, что труд их исследователя будет сторицей вознагражден тем удовлетворением, которое он при этом получит».
Томас Юнг

Все в природе состоит из колебаний….

I.КОЛЕБАТЕЛБНОЕ ДВИЖЕНИЕ (КД) – движение, повторяющееся через определенный промежуток времени в двух противоположных направлениях.
Виды КД
силы
Затухающие (ЗК)
Свободные (СК)
Вынужденные (ВК)
Гармонические (ГК) – колебания, при которых ФВ
изменяются по законам sin (cos).
внутренние Fвнут
внешние периодические
Fвнеш
УСЛОВИЯ:
Fтр = 0
F направлена к ПР
E=const , ∆E=0
УСЛОВИЯ:
Fтр ≠ 0
E≠const
∆E=Авн
УСЛОВИЯ:
Fтр ≠ 0
∆ E≠0

ПЕРИОД ( T ) – СФВ, время одного полного колебания.
, где t - время движения,
N – число колебаний
ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЯ( ) – СФВ, число колебаний в единицу времени.
ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА ( ) – СФВ,число колебаний за 2 секунд
[ ]=1 рад/с=1°/с
ФАЗА КОЛЕБАНИЯ ( ) – СФВ, характеризующая состояние
колебательной системы в любой момент времени.
[ ]=1°=1рад
II. ХАРАКТЕРИСТИКИ КД:

Связь между периодом, частотой и циклической частотой:
Генрих Рудольф Герц
22. 02. 1857 — 01. 01. 1894

Фаза колебаний
Колебания происходят в одинаковых фазах.
Колебания происходят в противоположных фазах.
Колебания происходят в различных фазах.

СМЕЩЕНИЕ (х) – СФВ, равная отклонению тела от положения равновесия (ПР).
АМПЛИТУДА (Хm) – CФВ, максимальное смещение.
[x]=[Xm]=1м Xm > 0
ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ (ГК) – колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по гармоническому закону (синуса, косинуса)
УРАВНЕНИЕ ГК – ОЗМ для ГК:

Смещение
Амплитуда
Циклическая
частота
Начальная фаза
Фаза колебаний

Синусоида

Косинусоида

График колебаний

Колебательные системы
Сижу, как в забытьи, бесцельные часы,
Смотрю, как предо мной колеблются весы,
Как стрелка движется, медлительно склоняясь,
От средней линии размерно отклоняясь.
Александр Чижевский.
«Хочешь сделать
доброе дело,
отбрось колебания»
(персидская пословица)

III.КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА – система тел, способная совершать СК
МАЯТНИК – Т.т, совершающее КД около неподвижной
точки (оси) - ПР

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
ПРУЖИННЫЙ МАЯТНИК - тело, укрепленное на пружине
и совершающее колебание вдоль вертикальной
(горизонтальной) оси под действием силы упругости
ПРИМЕНЕНИЕ :

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК - материальная точка,
укрепленная на невесомой, нерастяжимой нити.
ПРИМЕНЕНИЕ :

ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ:
ЗСЭ:
Е = Ек + Ер = Ек max = Ep max

ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ:
ЗСЭ:
Е = Ек + Ер = Ек max = Ep max

ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ (ЗК) -
колебания, амплитуда которых уменьшается
с течением времени.
ЗСЭ: Е = Ек + Ер → ∆Е≠0=Атр
Е↓ U↑
Причина затухания колебаний – силы сопротивления.

Затухающие колебания

IV.ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ (ВК) –
колебания, происходящие под действием
внешней периодической силы
Условия:
внешняя периодическая сила Fвн
, где - частота вынужденных
колебаний
Внешняя сила –
внешний источник
энергии
Колебательная система
энергия

РЕЗОНАНС - явление резкого возрастания амплитуды ВК
при совпадении частоты КС и вынуждающей силы
УСЛОВИЕ: ω=ω0

РАЗРУШЕНИЯ И РЕЗОНАНС

РАЗРУШЕНИЕ МОСТОВ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

ЧАСТОТОМЕР
Механический язычковый частотомер - прибор для измерения частоты колебаний

РЕЗОНАТОРЫ - усилители колебаний вибраторов

ПРИМЕРЫ РЕЗОНАНСА

РЕЗОНАТОРЫ ЧЕЛОВЕКА
СЛУХ
ГОЛОС