Сообщение аудио и видео монтаж
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области «Каменский техникум строительства и автосервиса».
Внеаудиторная работа
По дисциплине ОУД08Физика
Сообщение по теме: Колебания и волны. Выполнила:
Обучающиеся гр.20СПО
Дюбина София
Проверил преподаватель:
Жадан И.А
Гармоническими колебаниями называют периодические изменения физической величины в зависимости от времени, происходящие по закону косинуса или синуса. При механических колебаниях такими величинами являются координата х частицы (смещение от положения равновесия), ее скорость v и ускорение а.Уравнения гармонических колебаний:
(1) (2) (3)Здесь x0 - амплитуда, т.е. модуль наибольшего смещения частицы от положения равновесия, (0t + )- фаза колебаний (фазовый угол), - начальная фаза, т е. фаза при t=0, 0 - циклическая частота, показывающая число колебаний за 2 секунд.
Характеристики колебанийПериодом колебаний (T) называют минимальный промежуток времени, через который движение частицы полностью повторяется.
Частотой колебаний (v) называют число колебаний в единицу времени. В СИ частота измеряется в герцах (Гц) 1 Гц -это частота, при которой совершается одно колебание в секунду 1Гц = 1с-1. Связь между величинами , v, Т:
(4)Из (1), (3) следует, что : (5)т.е. ускорение частицы при гармонических колебаниях пропорционально ее смещению от положения равновесия и направлено в сторону, противоположную смещению, т.е. в сторону равновесия. Из (5) с учетом второго закона Ньютона следует, что тело совершает гармонические колебания под действием всякой силы, пропорциональной его смещению от положения равновесия. В частности такой силой является упругая сила.Период колебаний пружинного маятника (груза массой m, укрепленного на пружине жесткостью k)
(6)Период колебаний математического маятника (материальной точки, подвешенной на нерастяжимой невесомой нити) равен:
(7)где l - длина нити, g - ускорение силы тяжести. Энергия упругих колебаний:
(8)Свободными называют колебания, происходящие в системе под действием внутренних сил после вывода системы из положения равновесия.Вынужденными называют колебания, совершаемые телом под действием внешних периодически изменяющихся сил. Частота вынужденных колебаний совпадает с частотой внешней силы.Резонансом называют увеличение амплитуды колебаний при приближении частоты вынужденных колебаний к частоте 0 собственных колебаний.Волной (волновым процессом) называют процесс распространения колебаний. Если частицы колеблются по той же прямой, вдоль которой распространяются колебания, волну называют продольной; если колебания частиц перпендикулярны к направлению распространения колебаний, волну называют поперечной.Длиной волны () называют расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Длина волны - это то расстояние, на которое распространяются колебания за время одного периода. Отсюда скорость волны:
(9)Звуковыми называют колебания, воспринимаемые человеческим ухом. Их частота лежит в пределах от 17 до 20000 Гц.Звуковыми волнами называют процесс распространения в среде звуковых колебаний. Скорость звука в воздухе пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры и равна 331 м/с при 0°С.Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда, тем громче звук. Высота тона зависит от частоты звуковых колебаний- чем больше частота, тем выше тон.
Электромагнитные колебания и волныКолебательным контуром называется цепь, содержащая индуктивность (L) и емкость (С). Простейший колебательный контур состоит из конденсатора и катушки, присоединенной к обкладкам конденсатора (рис.1). При разряде конденсатора возникают электромагнитные колебания.
Они заключаются в периодическом изменении следующих величин: заряда q и напряжения U на обкладках конденсатора, напряженности Е и энергии W электрического поля внутри конденсатора, силы тока I в катушке, индукции В и энергии Wm магнитного поля в катушке. Если пренебречь сопротивлением контура, то каждая из величин q, U, E, I, В совершает гармонические колебания, например:
(10)Это - свободные электромагнитные колебания. Их период определяется формулой Томсона:
(11)Если в колебательный контур, содержащий индуктивность L, емкость С и сопротивление R, включить источник переменного напряжения (рис. 2), то в цепи установится переменный ток - вынужденные колебания, частота которых будет равна частоте переменного напряжения. При этом амплитудные значения тока и напряжения связаны соотношением: (12) Здесь R - активное (омическое) сопротивление, L - индуктивное сопротивление, - емкостное сопротивление. Знаменатель в формуле (12) называют полным сопротивлением или импедансом.Если частота вынужденных колебаний совпадает с частотой свободных колебаний 0 определяемых по (10) (напомним, что 0= 2/T0), то выражение, стоящее в скобках в (12), обращается в нуль и сила тока достигает максимального значения. Это - явление электрического резонанса.Действующие (эффективные) значения силы переменного тока и переменного напряжения:
(13)Мощность переменного тока, выделяемая на активном сопротивлении:
Трансформатором называют прибор, служащий для преобразования напряжения переменного тока практически без потери мощности. Между напряжениями U1, U2, на концах первичной и вторичной обмоток трансформатора и числами витков n1, n2 в этих обмотках существует связь:
где К - коэффициент трансформации. Формула верна лишь при разомкнутой вторичной обмотке или замкнутой на достаточно большое сопротивление.
Связь между электрическим и магнитным полями.Согласно Максвеллу всякое изменение электрического поля порождает магнитное поле с замкнутыми силовыми линиями, охватывающими линии вектора Е и наоборот: всякое изменение магнитного поля порождает электрическое поле с замкнутыми силовыми, охватывающими линии вектора В. Таким образом, переменные электрическое и магнитное поля существуют всегда совместно, образуя единое электромагнитное поле. Взаимно порождая друг друга, электрическое и магнитное поля распространяются, образуя электромагнитные волны. Источником электромагнитных волн является переменный ток или ускоренное движение отдельных зарядов. Электромагнитные волны поперечные, т.к. в каждой точке пространства векторы Е и В, будучи перпендикулярны друг к другу, колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волныСкорость электромагнитных волн в вакууме : c = 3*108 м/c.