Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання

КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА

 

1. МЕХАНІЧНІ КОЛИВАННЯ

 

1.2. ГАРМОНІЧНІ КОЛИВАННЯ

 

1.2.2. ВІЛЬНІ КОЛИВАННЯ МАЯТНИКІВ

 

Пружинний маятник — коливальна система, в якій коливання відбуваються під впливом сил пружності в межах пружності тіла (пружини) (рис. 3):

 

Рис. 3

 

Період вільних коливань пружинного маятника:

Перетворення енергії при коливаннях пружинного маятника. Енергія пружної деформації перетворюється в кінетичну енергію:

Математичний маятник — це матеріальна точка, яка підвішена на невагомій нерозтяжній нитці.

Коливання математичного маятника відбуваються під дією тангенціальної складової сили тяжіння (рис. 4):

 

Рис. 4

 

При малих кутах коливання гармонічні. Період вільних коливань математичного маятника:

При малих кутах відхилення період коливання математичного маятника не залежить від амплітуди (ізохронність коливань).

Перетворення енергії при коливаннях математичного маятника. Потенціальна енергія тіла перетворюється в кінетичну енергію (рис. 5, а):

Фізичний маятник — це будь-яке тіло, здатне вільно обертатись навколо нерухомої горизонтальної осі, яка не проходить через його центр тяжіння (рис. 5, б).

Рис. 5

 

При невеликих кутах відхилення від положення рівноваги він здійснює гармонічні коливання подібно до математичного маятника.

Зведеною довжиною (lав) фізичного маятника називають довжину такого математичного маятника, який має такий самий період коливань, як і даний фізичний маятник.

Період коливань фізичного маятника:

де Ji — момент інерції тіла.

Коливання фізичного маятника згасаючі, оскільки в реальних умовах завжди діють сили тертя; частина механічної енергії переходить у теплову при кожному коливанні.

Згасання коливань — це зменшення їхньої амплітуди і збільшення періоду коливань (негармонійні коливання) (рис. 6).

 

 

Рис. 6





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити