Movimento oscillatorio in fisica, con esempi

Mossa oscillatoria

Definizione ed esempi di movimento oscillatorio

Il movimento oscillatorio insieme a progressivo e rotazionale è uno dei tipi di movimento meccanico.

Il sistema fisico (o il corpo), in cui si verificano vibrazioni durante la deviazione dalla posizione di equilibrio, è chiamato un sistema oscillante. La figura 1 mostra esempi di sistemi oscillatori: a) filo + palla + terra; b) carico + primavera; c) stringa allungata.

Fig. 1. Esempi di sistemi oscillatori: a) filo + palla + terra; b) carico + primavera; c) stringa allungata

Se non ci sono perdite di energia nel sistema oscillatorio associate all'azione delle forze di attrito, quindi le oscillazioni continueranno indefinitamente. Tali sistemi oscillanti sono chiamati ideali. In veri sistemi oscillatorie, ci sono sempre perdite di energia causate dalle forze della resistenza, come risultato della quale le oscillazioni non possono continuare indefinitamente, cioè. stanno svanendo.

Le oscillazioni libere sono fluttuazioni che sorgono nel sistema sotto l'influenza delle forze domestiche. Oscillazioni forzate - oscillazioni derivanti dal sistema sotto l'azione di potenza periodica esterna.

Le condizioni per l'emergere di oscillazioni libere nel sistema

  • Il sistema deve essere nella posizione di un equilibrio costante: quando il sistema devia dalla posizione di equilibrio, la forza dovrebbe verificarsi, cercando di restituire il sistema alla posizione di equilibrio - la forza di ritorno;
  • la presenza di un'energia meccanica in eccesso rispetto alla sua energia nella posizione di equilibrio;
  • L'eccessiva energia ottenuta dal sistema spostandola dalla posizione di equilibrio non dovrebbe essere completamente spesa per superare le forze di attrito quando si ritorna alla posizione di equilibrio, cioè. Le forze di attrito nel sistema devono essere sufficientemente piccole.

Esempi di problem solving

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1. Quale movimento è chiamato oscillatorio? Qual è la principale differenza tra di esso da altri movimenti?

1. Il movimento è chiamato oscillatorio, se quando si guida è parziale o la ripetibilità completa dello stato del sistema temporale avviene. Se i valori dei quantitativi fisici che caratterizzano questo movimento oscillatorio vengono ripetuti a intervalli uguali, le oscillazioni sono chiamate periodiche.

2. Qual è il periodo delle oscillazioni? Qual è la frequenza delle oscillazioni? Qual è la connessione tra loro?

2. Il periodo è chiamato il tempo durante il quale viene eseguita un'oscillazione completa. La frequenza di oscillazione è il numero di oscillazioni per unità di tempo. La frequenza delle oscillazioni è inversamente proporzionale al periodo di oscillazione.

3. Il sistema varia con una frequenza di 1 Hz. Qual è il periodo di oscillazione?

3.

4. In quali punti della traiettoria della velocità del corpo fluttuante è zero? L'accelerazione è zero?

4. A punti di massima deviazione dalla posizione di equilibrio, la velocità è zero. L'accelerazione è zero nei punti di equilibrio.

5. Quali valori che caratterizzano periodicamente il movimento oscillatorio?

5. La velocità, l'accelerazione e la coordinata nel movimento oscillatorio varia periodicamente.

6. Cosa si può dire sulla forza che dovrebbe agire nel sistema oscillatorio in modo che faccia fluttuazioni armoniche?

6. La forza deve variare nel tempo mediante la legge armonica. Questa forza dovrebbe essere proporzionale allo spostamento ed è diretta opposta allo spostamento della posizione di equilibrio.

7. Quale movimento sarà il corpo fluttuante per un periodo? Qual è il percorso passato dal corpo durante lo stesso tempo?

7. In un periodo di tempo, il movimento del corpo sarà zero, perché Il corpo tornerà al punto di partenza; Il percorso il corpo perfetto sarà uguale alla doppia ampiezza delle oscillazioni.

I movimenti oscillatori sono diffusi nel mondo che ci circondano. Esempi di oscillazioni possono servire: il movimento dell'ago di una macchina da cucire, uno swing, un pendolo di ore, ali insetti durante il volo e molti altri corpi.

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Nel movimento di questi corpi, puoi trovare molte differenze. Ad esempio, lo swing si muove curvilinearly e l'ago della macchina da cucire è semplice; Il pendolo dell'orologio esita con una grande portata delle ali della libellula. Allo stesso tempo, alcuni corpi possono fare più oscillazioni di altre. Ma con tutta la varietà di questi movimenti, hanno una caratteristica generale importante: dopo un certo periodo di tempo, il movimento di qualsiasi corpo viene ripetuto.

Infatti, se la palla viene lasciata dalla posizione dell'equilibrio e lascia andare, passando attraverso la posizione dell'equilibrio, respingerà nella direzione opposta, si fermerà e poi ritorna al luogo dell'inizio del movimento. Questa oscillazione seguirà il secondo, terzo, ecc., Simile al primo.

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L'intervallo di tempo attraverso il quale viene ripetuto il movimento, è chiamato un periodo di oscillazioni.

Pertanto, dicono che il movimento oscillatorio è periodico.

Nel movimento degli organismi fluttuanti, oltre alla periodicità c'è un'altra caratteristica comune.

Fai attenzione!

Sopra l'intervallo di tempo, pari al periodo delle oscillazioni, qualsiasi corpo passa due volte attraverso la posizione dell'equilibrio (muovendosi in direzioni opposte).

Ripetendo a intervalli uguali del tempo di movimento, in cui il corpo è ripetutamente e in direzioni diverse la posizione dell'equilibrio è chiamata oscillazioni meccaniche.

Sotto l'azione delle forze che restituiscono il corpo alla posizione di equilibrio, il corpo può essere fluttuazioni di per sé. Inizialmente, queste forze sorgono a causa della Commissione di alcuni lavori (che allungano la primavera, l'innalzamento dell'altezza, ecc.), Che porta a un messaggio a un determinato stock di energia. A causa di questa energia, si verificano oscillazioni.

Esempio:

Per rendere l'altalena per fare movimenti oscillatori, devi prima portarli fuori dalla posizione di equilibrio, spingendo le gambe o renderlo con le mani.

Le fluttuazioni che si verificano dovute solo all'energia iniziale del corpo oscillante in assenza di influenze esterne su di esso sono chiamate oscillazioni libere.

Esempio:

Un esempio di fluttuazioni libere nel corpo sono vibrazioni del carico sospeso in primavera. Inizialmente derivato dall'equilibrio, il carico in futuro oscillerà solo a causa delle forze interne del sistema "Cargo-Spring" - la forza della gravità e la forza dell'elasticità.

Le condizioni per l'emergere di oscillazioni libere nel sistema:

a) il sistema deve essere in una posizione di equilibrio sostenibile: quando il sistema devia dalla posizione di equilibrio, la forza dovrebbe verificarsi, cercando di restituire il sistema alla posizione di equilibrio - la forza di ritorno; b) la presenza di energia meccanica eccessiva nel sistema rispetto alla sua energia nella posizione di equilibrio; c) Energia eccessiva L'energia ottenuta dal sistema spostandola dalla posizione di equilibrio non dovrebbe essere completamente spesa per superare le forze di attrito quando si ritorna alla posizione di equilibrio, cioè le forze di attrito in Il sistema deve essere sufficientemente piccolo.

I corpi liberamente fluttuanti interagiscono sempre con altri corpi e insieme a loro formano un sistema di corpi, che ha ricevuto il nome del sistema oscillante.

I sistemi Tel che sono in grado di eseguire oscillazioni gratuiti sono chiamati sistemi oscillatori.

Una delle principali proprietà generali di tutti i sistemi oscillatorie è l'emergere della forza in esse che restituisce il sistema alla posizione di un equilibrio sostenibile.

Esempio:

In caso di oscillazioni della palla sul filo, la palla fa oscillazioni libere sotto l'azione di due forze: la forza della gravità e la forza del filo. Il loro riferimento è rivolto alla posizione di equilibrio.

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I sistemi oscillatorie sono un concetto piuttosto ampio applicabile a una varietà di fenomeni.

Un caso speciale di sistemi oscillatori è pendolo.

Il pendolo è chiamato un corpo solido che si impegna sotto l'azione delle forze allegate

oscillazioni vicino al punto fisso o attorno all'asse.

Esempio:

Il carico sospeso in primavera e i movimenti oscillatori verticalmente sotto l'azione della forza elastica è chiamato pendolo primaverile.

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FONTI:

Fisica. 9 cl.: Tutorial / Pryrakin A. V., Godnik E. M. - m.: Drop, 2014. - 319 s.www.fizmat.by, sito "Preparativi per ct (EEE), Compiti per fisica e matematica"

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