Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА

1. МЕХАНІЧНІ КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ

1.2. ГАРМОНІЧНІ КОЛИВАННЯ

1.2.1. РІВНЯННЯ ГАРМОНІЧНИХ КОЛИВАНЬ

Гармонічні коливання — це коливання, в яких зміна з часом коливальної величини відбувається за законом синуса або косинуса (рис. 1.3):

x = xmaх sіn(t + 0),

x = xmax cos(t + 0),

де х — миттєве значення коливальної величини (зміщення від положення рівноваги); хmax — амплітуда коливань; (t + 0) — фаза коливань.

Рис. 1.3

Фаза коливань — фізична величина, яка характеризує стан коливальної системи в даний момент часу.

♦ Фаза коливань визначається їх періодом ( = ), моментом часу t, у який фіксується значення змінної величини, та початковою фазою коливань 0 — фазою коливань у момент початку відліку часу (t = 0 ).

Вільні коливання зручніше описувати функцією косинуса:

х = хmax cost.

Вимушені коливання зручніше описувати функцією синуса:

x = xmaxsint .

Швидкість руху тіла, що здійснює гармонічні коливання, — перша похідна координати за часом:

vx = x'(t),

v = -xmax sint, або v = xmaxcost,

vmaх = хmaх.

Прискорення руху тіла, що здійснює гармонічні коливання, — перша похідна швидкості за часом, друга похідна координати за часом:

ax = vx(t) = x'(t),

ax = -xmax2 cost, або ax = -xmax2 sint,

a = -2 x, amax = 2 xmax.

Гармонічне коливання — таке коливання, прискорення якого пропорційне величині зміщення х і має протилежний йому напрямок:

а = -2x.

Сила, що зумовлює гармонічні коливання, прямо пропорційна абсолютному зміщенню тіла від положення рівноваги і напрямлена протилежно зміщенню:

= m, = -m2x.

1.2.2. ВІЛЬНІ КОЛИВАННЯ МАЯТНИКІВ

Пружинний маятник — коливальна система, в якій коливання відбуваються під впливом сил пружності в межах пружності пружини (рис. 1.4):

Fпружх =kx, ax =-x.

Рис. 1.4

Період вільних коливань пружинного маятника:

T = 2,

де m — маса тіла, k — жорсткість пружини.

Перетворення енергії під час коливань пружинного маятника. Якщо втратами енергії можна знехтувати, то повна енергія маятника залишається незмінною. При цьому потенціальна енергія деформованої пружини перетворюється на кінетичну енергію тягарця, і навпаки. У положенні рівноваги кінетична енергія маятника максимальна, а потенціальна енергія дорівнює нулю:

Wповна = Wп max = Wк max = Wп +Wк ,

Wповна = = = = .

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

♦ Математичний маятник — це фізична модель.

♦ При малих кутах відхилення від положення рівноваги коливання математичного маятника є гармонічними.

Період вільних коливань математичного маятника:

T = 2,

де І — довжина нитки маятника, g — прискорення вільного падіння.

♦ Якщо маятник рухається із прискоренням , то період коливань змінюється:

• прискорення напрямлено вгору:

T = 2;

• прискорення напрямлено вниз:

T = 2.

Перетворення енергії під час коливань математичного маятника. Потенціальна енергія тіла перетворюється в кінетичну енергію (рис. 1.5, а), повна енергія залишається незмінною:

Wповна = mgH = = mgH + .

Фізичний маятник — це будь-яке тіло, здатне вільно обертатись навколо нерухомої горизонтальної осі, яка не проходить через його центр тяжіння (рис. 1.5, б).

Рис. 1.5

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

1.2.3. РЕЗОНАНС

Частоту вільних коливань коливальної системи називають власною частотою коливань.

Якщо на систему впливати зовнішньою силою, яка змінюється періодично, то в системі виникнуть вимушені коливання. Амплітуда вимушених коливань різко збільшується, якщо частота v зовнішньої сили збігається із власною частотою коливань v0:

v = v0.

Наприклад, розгойдуючи гойдалку, ми діємо в такт її власним коливанням.

Явище резонансу — явище різкого збільшення амплітуди вимушених коливань, якщо частота зовнішньої сили збігається із власного частотою коливань системи.

♦ Графік залежності амплітуди коливань від циклічної частоти (або від частоти) зміни зовнішньої сили називають резонансною кривою (рис. 1.6). Чим більша в системі сила тертя, тим меншим є пік резонансної кривої, тобто тим слабше виражений резонанс.

Рис. 1.6









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.