Movimiento oscilatorio en física, con ejemplos.

Movimiento oscilatorio

Definición y ejemplos de movimiento oscilatorio.

El movimiento oscilatorio junto con progresivo y rotacional es uno de los tipos de movimiento mecánico.

El sistema físico (o cuerpo), en el que se producen vibraciones durante la desviación de la posición de equilibrio, se llama sistema oscilante. La Figura 1 muestra ejemplos de sistemas oscilatorios: a) Hilo + Bola + Tierra; b) carga + primavera; c) Cadena estirada.

Figura 1. Ejemplos de sistemas oscilatorios: a) Hilo + Bola + Tierra; b) carga + primavera; c) cadena estirada

Si no hay pérdidas de energía en el sistema oscilatorio asociado con la acción de las fuerzas de fricción, las oscilaciones continuarán indefinidamente. Tales sistemas oscilatorios se llaman ideales. En los sistemas oscilatorios reales, siempre hay pérdida de energía causada por las fuerzas de la resistencia, como resultado de lo cual las oscilaciones no pueden continuar indefinidamente, es decir. están desvaneciendo.

Las oscilaciones libres son las fluctuaciones que surgen en el sistema bajo la influencia de las fuerzas domésticas. Oscilaciones forzadas: las oscilaciones que surgen en el sistema bajo la acción del poder periódico externo.

Las condiciones para el surgimiento de oscilaciones libres en el sistema.

  • El sistema debe estar en la posición de un equilibrio estable: cuando el sistema se desvíe de la posición de equilibrio, debe ocurrir la fuerza, buscando devolver el sistema a la posición de equilibrio: la fuerza de retorno;
  • la presencia de un exceso de energía mecánica en comparación con su energía en la posición de equilibrio;
  • La energía excesiva obtenida por el sistema al cambiarla de la posición de equilibrio no debe dedicarse completamente a superar las fuerzas de fricción al regresar a la posición de equilibrio, es decir, Las fuerzas de fricción en el sistema deben ser suficientemente pequeñas.

Ejemplos de resolución de problemas.

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1. ¿Qué movimiento se llama oscilatorio? ¿Cuál es la principal diferencia entre otros movimientos?

1. El movimiento se llama oscilatorio, si cuando se conduce la repetibilidad parcial o completa del estado del sistema de tiempo se produce. Si los valores de las cantidades físicas que caracterizan este movimiento oscilatorio se repiten a intervalos iguales, las oscilaciones se llaman periódicas.

2. ¿Cuál es el período de las oscilaciones? ¿Cuál es la frecuencia de las oscilaciones? ¿Cuál es la conexión entre ellos?

2. El período se llama el tiempo durante el cual se realiza una oscilación completa. La frecuencia de oscilación es el número de oscilaciones por unidad de tiempo. La frecuencia de las oscilaciones es inversamente proporcional al período de oscilación.

3. El sistema varía con una frecuencia de 1 Hz. ¿Cuál es el período de oscilación?

3.

4. ¿En qué puntos de la trayectoria de la velocidad del cuerpo fluctuante es cero? La aceleración es cero?

4. En los puntos de la desviación máxima de la posición de equilibrio, la velocidad es cero. La aceleración es cero en puntos de equilibrio.

5. ¿Qué valores caracterizan el cambio de movimiento oscilatorio periódicamente?

5. La velocidad, la aceleración y la coordenada en el movimiento oscilatorio varía periódicamente.

6. ¿Qué se puede decir sobre la fuerza que debe actuar en el sistema oscilatorio para que haga fluctuaciones armónicas?

6. La fuerza debe variar con el tiempo por la ley armónica. Esta fuerza debe ser proporcional al desplazamiento y se dirige opuesto al desplazamiento a la posición de equilibrio.

7. ¿Qué movimiento será el cuerpo fluctuante por un período? ¿Cuál es el camino pasado por el cuerpo durante el mismo tiempo?

7. En un período de tiempo, el movimiento del cuerpo será cero, porque El cuerpo volverá al punto de partida; El camino El cuerpo perfecto será igual a la doble amplitud de las oscilaciones.

Los movimientos oscilatorios están muy extendidos en el mundo que nos rodean. Los ejemplos de oscilaciones pueden servir: el movimiento de la aguja de una máquina de coser, un columpio, un péndulo de horas, alas de insectos durante el vuelo y muchos otros cuerpos.

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En el movimiento de estos cuerpos, puedes encontrar muchas diferencias. Por ejemplo, el swing se mueve con curvilínea, y la aguja de la máquina de coser es sencilla; El péndulo del reloj vacila con un gran alcance que las alas de la libélula. Al mismo tiempo, algunos cuerpos pueden hacer más oscilaciones que otras. Pero con toda la variedad de estos movimientos, tienen una característica general importante: después de un cierto período de tiempo, se repite el movimiento de cualquier cuerpo.

De hecho, si la bola se deja de la posición del equilibrio y suelte, luego pasando la posición del equilibrio, rechazará en la dirección opuesta, se detendrá y luego regresará al lugar de inicio del movimiento. Esta oscilación seguirá el segundo, tercero, etc., similar a la primera.

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El intervalo de tiempo a través del cual se repite el movimiento, se llama un período de oscilaciones.

Por lo tanto, dicen que el movimiento oscilatorio es periódico.

En el movimiento de los cuerpos fluctuantes, además de la periodicidad, hay otra característica común.

¡Prestar atención!

Sobre el intervalo del tiempo, igual al período de las oscilaciones, cualquier cuerpo pasa dos veces a través de la posición del equilibrio (moviéndose en direcciones opuestas).

Repetición a intervalos iguales del tiempo de movimiento, en el que el cuerpo es repetidamente y en diferentes direcciones, la posición del equilibrio se llama oscilaciones mecánicas.

Bajo la acción de las fuerzas que devuelven el cuerpo a la posición de equilibrio, el cuerpo puede ser fluctuaciones en sí mismo. Inicialmente, estas fuerzas surgen debido a la comisión de algún trabajo (estirando la primavera, elevación a la altura, etc.), lo que conduce a un mensaje a un determinado stock de energía. Debido a esta energía, ocurren oscilaciones.

Ejemplo:

Para hacer que el swing haga movimientos oscilatorios, primero debe sacarlos de la posición de equilibrio, empujando las piernas o lo hagas con las manos.

Las fluctuaciones que se producen debido a la energía inicial del cuerpo oscilante en ausencia de influencias externas en él se denominan oscilaciones gratuitas.

Ejemplo:

Un ejemplo de fluctuaciones libres en el cuerpo son vibraciones de carga suspendida en la primavera. Inicialmente derivado del equilibrio, la carga en el futuro fluctuará solo debido a las fuerzas internas del sistema "primavera", la fuerza de la gravedad y la fuerza de elasticidad.

Las condiciones para la aparición de oscilaciones libres en el sistema:

a) El sistema debe estar en una posición de equilibrio sostenible: cuando el sistema se desvíe de la posición de equilibrio, debe ocurrir la fuerza, buscando devolver el sistema a la posición de equilibrio: la fuerza devuelta; b) la presencia de energía mecánica excesiva en el Sistema en comparación con su energía en la posición de equilibrio; C) Energía excesiva La energía obtenida por el sistema al cambiarla de la posición de equilibrio no debe dedicarse completamente a superar las fuerzas de fricción al regresar a la posición de equilibrio, es decir, las fuerzas de fricción en El sistema debe ser lo suficientemente pequeño.

Los cuerpos libremente fluctuantes siempre interactúan con otros cuerpos y junto con ellos forman un sistema de cuerpos, que recibieron el nombre del sistema oscilante.

Los sistemas de Tel que pueden realizar oscilaciones libres se denominan sistemas oscilatorios.

Una de las principales propiedades generales de todos los sistemas oscilatorios es la aparición de la fuerza en ellos que devuelve el sistema a la posición de un equilibrio sostenible.

Ejemplo:

En caso de oscilaciones de la pelota en el hilo, la pelota hace oscilaciones libres bajo la acción de dos fuerzas: la fuerza de la gravedad y la fuerza del hilo. Su referencia está dirigida a la posición de equilibrio.

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Los sistemas oscilatorios son un concepto bastante ancho aplicable a una variedad de fenómenos.

Un caso especial de sistemas oscilatorios son péndulos.

El péndulo se llama un cuerpo sólido que se compromete bajo la acción de las fuerzas adjuntas.

Oscilaciones cerca del punto fijo o alrededor del eje.

Ejemplo:

La carga suspendida en la primavera y los movimientos oscilatorios verticalmente bajo la acción de la fuerza elástica se llama péndulo de primavera.

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Fuentes:

Física. 9 Cl.: Tutorial / Pryrakin A. V., Godnik E. M. - M.: Drop, 2014. - 319 S.www.fizmat.by, sitio "Preparativos para CT (EEE), Tareas para física y matemáticas"

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