Ταλαντευτικό κίνημα στη φυσική, με παραδείγματα

Ταλαντευτική κίνηση

Ορισμός και παραδείγματα ταλαντευόμενης κίνησης

Το ταλαντωτικό κίνημα μαζί με προοδευτικό και περιστροφικό είναι ένας από τους τύπους μηχανικής κίνησης.

Το φυσικό σύστημα (ή το σώμα), στον οποίο εμφανίζονται οι δονήσεις κατά τη διάρκεια της απόκλισης από τη θέση ισορροπίας, ονομάζεται ένα ταλαντευόμενο σύστημα. Το σχήμα 1 δείχνει παραδείγματα ταλαντευτικών συστημάτων: α) νήμα + μπάλα + γη. β) φορτίο + ελατήριο; γ) Τεντωμένο συμβολοσειρά.

Εικ.1. Παραδείγματα ταλαντωτικών συστημάτων: α) νήμα + μπάλα + Γη; β) φορτίο + ελατήριο; γ) Τεντωμένη συμβολοσειρά

Εάν δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας στο ταλαντευόμενο σύστημα που σχετίζεται με τη δράση των δυνάμεων τριβής, τότε οι ταλαντώσεις θα συνεχιστούν επ 'αόριστον. Τέτοια ταλαντωτικά συστήματα ονομάζονται ιδανικά. Σε πραγματικά ταλαντωτικά συστήματα, υπάρχουν πάντα απώλεια ενέργειας που προκαλούνται από τις δυνάμεις της αντίστασης, ως αποτέλεσμα της οποίας οι ταλαντώσεις δεν μπορούν να συνεχιστούν επ 'αόριστον, δηλ. ξεθωριάζουν.

Οι ελεύθερες ταλαντώσεις είναι διακυμάνσεις που προκύπτουν στο σύστημα υπό την επίδραση των εγχώριων δυνάμεων. Αναγκασμένες ταλαντώσεις - ταλαντώσεις που προκύπτουν στο σύστημα υπό τη δράση της εξωτερικής περιοδικής εξουσίας.

Τις συνθήκες για την εμφάνιση ελεύθερων ταλαντώσεων στο σύστημα

  • Το σύστημα πρέπει να βρίσκεται στη θέση μιας σταθερής ισορροπίας: όταν το σύστημα εκτρέπεται από τη θέση ισορροπίας, η δύναμη πρέπει να συμβεί, επιδιώκοντας να επιστρέψει το σύστημα στη θέση ισορροπίας - η δύναμη επιστροφής.
  • την παρουσία μιας περίσσειας μηχανικής ενέργειας σε σύγκριση με την ενέργεια της στη θέση ισορροπίας ·
  • Η υπερβολική ενέργεια που λαμβάνεται από το σύστημα μετατοπίζοντας την από τη θέση ισορροπίας δεν πρέπει να δαπανηθεί πλήρως για την υπέρβαση των δυνάμεων τριβής κατά την επιστροφή της στη θέση ισορροπίας, δηλ. Οι δυνάμεις τριβής στο σύστημα πρέπει να είναι επαρκώς μικρές.

Παραδείγματα προβλημάτων επίλυσης

Σας άρεσε ο ιστότοπος; Πες στους φίλους σου!

1. Ποια κίνηση ονομάζεται ταλαντευτικό; Ποια είναι η κύρια διαφορά μεταξύ της από άλλες κινήσεις;

1. Η κίνηση ονομάζεται ταλαντωτικά, εάν όταν η οδήγηση είναι μερική ή ολοκληρωμένη επαναληψιμότητα της κατάστασης του χρονικού συστήματος. Εάν οι τιμές των φυσικών ποσοτήτων που χαρακτηρίζουν αυτή την ταλαντωτική κίνηση επαναλαμβάνονται σε ίσα χρονικά διαστήματα, οι ταλαντώσεις ονομάζονται περιοδικά.

2. Ποια είναι η περίοδος των ταλαντώσεων; Ποια είναι η συχνότητα των ταλαντώσεων; Ποια είναι η σύνδεση μεταξύ τους;

2. Η περίοδος ονομάζεται χρόνος κατά την οποία εκτελείται μια πλήρης ταλάντωση. Η συχνότητα ταλάντωσης είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων ανά μονάδα χρόνου. Η συχνότητα των ταλαντώσεων είναι αντιστρόφως ανάλογη με την περίοδο ταλάντωσης.

3. Το σύστημα ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα 1 Hz. Ποια είναι η περίοδος ταλάντωσης;

3.

4. Σε ποια σημεία της τροχιάς της κυμαινόμενης ταχύτητας του σώματος είναι μηδέν; Η επιτάχυνση είναι μηδέν;

4. Σε σημεία μέγιστης απόκλισης από τη θέση ισορροπίας, η ταχύτητα είναι μηδενική. Η επιτάχυνση είναι μηδέν σε σημεία ισορροπίας.

5. Ποιες τιμές χαρακτηρίζουν περιοδικά την ταλαντωτική μετακίνηση της κίνησης;

5. Η ταχύτητα, η επιτάχυνση και ο συντονισμός στην ταλαντευτική κίνηση ποικίλλει περιοδικά.

6. Τι μπορεί να ειπωθεί για τη δύναμη που πρέπει να ενεργεί στο ταλαντευόμενο σύστημα, ώστε να κάνει αρμονικές διακυμάνσεις;

6. Η αντοχή πρέπει να διαφέρει με την πάροδο του χρόνου από την αρμονική νομοθεσία. Αυτή η δύναμη πρέπει να είναι ανάλογη με την μετατόπιση και να κατευθύνεται αντίθετα προς την μετατόπιση στη θέση της ισορροπίας.

7. Ποια κίνηση θα είναι το κυμαινόμενο σώμα για μια περίοδο; Ποιο είναι το μονοπάτι που περνάει από το σώμα την ίδια στιγμή;

7. Σε μία χρονική περίοδο, η κίνηση του σώματος θα είναι μηδέν, επειδή Το σώμα θα επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης. Η διαδρομή Το τέλειο σώμα θα είναι ίσο με το διπλό πλάτος των ταλαντώσεων.

Οι ταλαντωτικές κινήσεις είναι ευρέως διαδεδομένες στον κόσμο γύρω μας. Παραδείγματα ταλαντώσεων μπορούν να υπηρετούν: η κίνηση της βελόνας μιας ραπτομηχανής, μια ταλάντευση, ένα εκκρεμές ωρών, φτερά εντόμων κατά τη διάρκεια της πτήσης και πολλά άλλα σώματα.

Ραπτομηχανές-89266.gifSwings-87198.gif.18768293.gif.984d0ee5dcc063fa064d11fb0d33b139.gif.

Στην κίνηση αυτών των σωμάτων, μπορείτε να βρείτε πολλές διαφορές. Για παράδειγμα, η ταλάντευση κινείται καμπυλόγραμμος και η βελόνα της ραπτομηχανής είναι απλή. Το εκκρεμές του ρολογιού διστάζει με ένα μεγάλο πεδίο εφαρμογής από τα φτερά της Dragonfly. Ταυτόχρονα, ορισμένα σώματα μπορούν να κάνουν περισσότερες ταλαντώσεις από άλλες. Αλλά με όλη την ποικιλία αυτών των κινήσεων, έχουν ένα σημαντικό συνολικό χαρακτηριστικό: μετά από μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, η κίνηση οποιουδήποτε σώματος επαναλαμβάνεται.

Πράγματι, αν η μπάλα παραμείνει από τη θέση της ισορροπίας και αφήστε να πάει, στη συνέχεια περνώντας από τη θέση της ισορροπίας, θα απορρίπτεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, σταματήστε και στη συνέχεια θα επιστρέψετε στον τόπο έναρξης της κίνησης. Αυτή η ταλάντωση θα ακολουθήσει το δεύτερο, τρίτο κ.λπ., παρόμοιο με το πρώτο.

7752394_ORIG.GIF.

Το χρονικό διάστημα μέσω της οποίας επαναλαμβάνεται η κίνηση, ονομάζεται περίοδος ταλαντώσεων.

Επομένως, λένε ότι το ταλαντευόμενο κίνημα είναι περιοδικό.

Στην κίνηση των κυμαινόμενων σωμάτων, εκτός από την περιοδικότητα υπάρχει ένα άλλο κοινό χαρακτηριστικό.

Δώσε προσοχή!

Πάνω από το χρονικό διάστημα, ίσο με την περίοδο των ταλαντώσεων, οποιοδήποτε σώμα περνάει δύο φορές μέσω της θέσης της ισορροπίας (κινείται σε αντίθετες κατευθύνσεις).

Επαναλαμβάνοντας τα ίσα χρονικά διαστήματα του χρόνου κίνησης, στην οποία το σώμα είναι επανειλημμένα και σε διαφορετικές κατευθύνσεις η θέση της ισορροπίας ονομάζεται μηχανικές ταλαντώσεις.

Σύμφωνα με τη δράση των δυνάμεων που επιστρέφουν το σώμα στη θέση ισορροπίας, το σώμα μπορεί να είναι διακυμάνσεις από μόνο του. Αρχικά, αυτές οι δυνάμεις προκύπτουν λόγω της Επιτροπής ορισμένων εργασιών (που εκτείνεται η άνοιξη, η αύξηση του ύψους κ.λπ.), η οποία οδηγεί σε ένα μήνυμα σε ένα συγκεκριμένο απόθεμα ενέργειας. Λόγω αυτής της ενέργειας, εμφανίζονται ταλαντώσεις.

Παράδειγμα:

Για να κάνετε την ταλάντευση να κάνετε ταλαντευόμενες κινήσεις, πρέπει πρώτα να τα φέρετε έξω από τη θέση ισορροπίας, πιέζοντας τα πόδια σας, ή να το κάνετε με τα χέρια σας.

Οι διακυμάνσεις που συμβαίνουν λόγω μόνο της αρχικής ενέργειας του ταλαντευόμενου σώματος απουσία εξωτερικών επιρροών σε αυτό ονομάζονται ελεύθερες ταλαντώσεις.

Παράδειγμα:

Ένα παράδειγμα ελεύθερων διακυμάνσεων στο σώμα είναι δονήσεις φορτίου που αιωρούνται την άνοιξη. Αρχικά προέρχεται από την ισορροπία, το φορτίο στο μέλλον θα κυμαίνεται μόνο λόγω των εσωτερικών δυνάμεων του συστήματος "φορτίου-ελατηρίου" - η αντοχή της βαρύτητας και η αντοχή της ελαστικότητας.

Οι συνθήκες για την εμφάνιση ελεύθερων ταλαντώσεων στο σύστημα:

α) Το σύστημα πρέπει να βρίσκεται σε μια βιώσιμη θέση ισορροπίας: όταν το σύστημα εκτρέπεται από τη θέση ισορροπίας, η δύναμη πρέπει να συμβεί, επιδιώκοντας να επιστρέψει το σύστημα στη θέση ισορροπίας - η δύναμη επιστροφής, β) την ύπαρξη υπερβολικής μηχανικής ενέργειας στο Σύστημα σε σύγκριση με την ενέργεια της στην ισορροπία θέση, γ) υπερβολική ενέργεια Η ενέργεια που λαμβάνεται από το σύστημα με μετατόπιση της από τη θέση ισορροπίας δεν πρέπει να δαπανώνται πλήρως για την υπέρβαση των δυνάμεων τριβής όταν επιστρέφουν στην θέση ισορροπίας, δηλαδή, οι δυνάμεις τριβής Το σύστημα πρέπει να είναι επαρκώς μικρό.

Τα ελεύθερα κυμαινόμενα όργανα αλληλεπιδρούν πάντοτε με άλλα σώματα και μαζί μαζί τους σχηματίζουν ένα σύστημα σώματος, τα οποία έλαβαν το όνομα του ταλαντευόμενου συστήματος.

Τα συστήματα Tel που είναι σε θέση να εκτελούν δωρεάν ταλαντώσεις ονομάζονται ταλαντευτικά συστήματα.

Μία από τις κύριες γενικές ιδιότητες όλων των ταλαντωχικών συστημάτων είναι η εμφάνιση δύναμης σε αυτά που επιστρέφει το σύστημα στη θέση μιας βιώσιμης ισορροπίας.

Παράδειγμα:

Σε περίπτωση ταλαντώσεων της μπάλας στο νήμα, η μπάλα κάνει ελεύθερες ταλαντώσεις κάτω από τη δράση δύο δυνάμεων: η δύναμη της βαρύτητας και η δύναμη του νήματος. Η παραπομπή τους αποσκοπεί στη θέση της ισορροπίας.

Kolebatelne-dvizhenie_6.jpg.

Τα ταλαντωτικά συστήματα είναι μια αρκετά ευρεία έννοια που εφαρμόζεται σε μια ποικιλία φαινομένων.

Μια ειδική περίπτωση ταλαντευτικών συστημάτων είναι τα εκκρεμές.

Το εκκρεμές ονομάζεται ένα σταθερό σώμα που δεσμεύεται υπό τη δράση των συνημμένων δυνάμεων

ταλαντώσεις κοντά στο σταθερό σημείο ή γύρω από τον άξονα.

Παράδειγμα:

Το φορτίο που αιωρείται την άνοιξη και τις ταλαντευόμενες κινήσεις κάθετα κάτω από τη δράση της ελαστικής αντοχής ονομάζεται ένα εκκρεμές ελατηρίου.

Κινούμενα-μάζα-άνοιξη.gif

Πηγές:

Η φυσικη. 9 CL.: Tutorial / Pryrakin Α. V., Godnik Ε. Μ. - Μ.: Drop, 2014. - 319 s.www.fizmat.by, site "προετοιμασίες για CT (EEE), καθήκοντα για τη φυσική και τα μαθηματικά"

www.gavewrites.com

www.netnado.ru.

www.astersoft.net, έξυπνα προγράμματα για έξυπνα παιδιά

www.m.gifmania.ru.

Www.playercast.ru.

www.litsait.ru.

www.ru.solverbook.com

Добавить комментарий