Ruch oscylacyjny w fizyce, z przykładami

Ruch oscylacyjny

Definicja i przykłady ruchu oscylacyjnego

Ruch oscylacyjny wraz z progresywnym i rotacyjny jest jednym z rodzajów ruchu mechanicznego.

System fizyczny (lub korpus), w którym wibracje występują podczas odchylenia od pozycji równowagi, nazywany jest systemem oscylacyjnym. Figura 1 przedstawia przykłady systemów oscylacyjnych: a) gwint + piłka + ziemia; b) obciążenie + sprężyna; c) rozciągnięty ciąg.

Rys. 1. Przykłady systemów oscylacyjnych: a) wątek + piłka + ziemia; b) obciążenie + sprężyna; c) rozciągnięty ciąg

Jeśli w układzie oscylacyjnym nie ma strat energii związanych z działaniem sił ciernych, to oscylacje będą kontynuowane w nieskończoność. Takie systemy oscylacyjne są nazywane ideałem. W rzeczywistym systemach oscylacyjnych istnieje zawsze utrata energii spowodowanej przez siły oporu, w wyniku czego oscylacje nie mogą być kontynuowane w nieskończoność, tj. zanikają.

Wolne oscylacje są wahaniami wynikającymi w systemie pod wpływem sił krajowych. Wymuszone oscylacje - oscylacje wynikające w systemie zgodnie z działaniem zewnętrznej mocy okresowej.

Warunki pojawienia się wolnych oscylacji w systemie

  • System musi znajdować się w położeniu stałym równowagi: Gdy system odchyla się z pozycji równowagi, siła powinna wystąpić, starając się zwrócić system do pozycji równowagi - siła powrotu;
  • obecność nadmiaru energii mechanicznej w porównaniu z jego energią w pozycji równowagi;
  • Nadmierna energia uzyskana przez system poprzez przesunięcie go z pozycji równowagi nie powinny być w pełni wydane na pokonywanie sił ciernych podczas powrotu do pozycji równowagi, tj. Siły tarcia w systemie muszą być wystarczająco małe.

Przykłady rozwiązywania problemów

Czy lubiłeś witrynę? Powiedz swoim przyjaciołom!

1. Jaki ruch nazywa się oscylacyjny? Jaka jest główna różnica między nim z innych ruchów?

1. Ruch nazywa się oscylacyjny, jeśli podczas jazdy jest częściową lub całkowitą powtarzalność statusu systemu czasowego. Jeśli wartości wielkości fizycznych charakteryzujących tego ruchu oscylacyjnego są powtarzane w równych odstępach, oscylacje nazywane są okresowe.

2. Jaki jest okres oscylacji? Jaka jest częstotliwość oscylacji? Jakie jest połączenie między nimi?

2. Okres nazywany jest czasem, w którym przeprowadza się jedna kompletna oscylacja. Częstotliwość oscylacji jest liczbą oscylacji na jednostkę czasu. Częstotliwość oscylacji jest odwrotnie proporcjonalna do okresu oscylacji.

3. System zmienia się w zależności od częstotliwości 1 Hz. Jaki jest okres oscylacji?

3.

4. W jakich punktach trajektorii zmiennej prędkości ciała wynosi zero? Przyspieszenie wynosi zero?

4. W punktach maksymalnego odchylenia od pozycji równowagi prędkość wynosi zero. Przyspieszenie wynosi zero w punktach równowagi.

5. Jakie wartości charakteryzują się okresowo ruchu oscylacyjnego?

5. Prędkość, przyspieszenie i koordynowanie w ruchu oscylacyjnym różni się okresowo.

6. Co można powiedzieć o siłę, która powinna działać w systemie oscylacyjnym, tak że sprawia, że ​​harmoniczne wahania?

6. Siła musi się różnić w czasie przez prawo harmoniczne. Siła ta powinna być proporcjonalna do przemieszczenia i jest skierowana przeciwnie do przemieszczenia do położenia równowagi.

7. Jaki ruch będzie wahający się ciało na jeden okres? Jaka jest ścieżka przekazana przez ciało w tym samym czasie?

7. W ciągu jednego okresu ruch ciała będzie zerowy, ponieważ Ciało powróci w punkcie wyjścia; Ścieżka idealne ciało będzie równe podwójnej amplitudzie oscylacji.

Ruchy oscylacyjne są rozpowszechnione na świecie wokół nas. Przykłady oscylacji mogą służyć: ruch igły maszyny do szycia, huśtawka, wahadła godzin, skrzydeł owadów podczas lotu i wielu innych ciał.

Maszyny do szycia-89266.gifHuśtawki-87198.gif.18768293.gif.984d0E5DCC063FA064D11FB0D33B139.gif.

W ruchu tych ciał można znaleźć wiele różnic. Na przykład, huśtawka porusza się curvilinearly, a igła maszyny do szycia jest prosta; Wahadło zegarek waha się z dużym zakresem niż skrzydła Dragonfly. W tym samym czasie niektóre ciała mogą zrobić więcej oscylacji niż inni. Ale ze wszystkimi różnorodnością tych ruchów mają ważną ogólną cechę: po pewnym okresie czasu, ruch każdego ciała jest powtarzany.

Rzeczywiście, jeśli piłka pozostaje od pozycji równowagi i puść, a następnie przechodząc przez położenie równowagi, odrzuci w przeciwnym kierunku, zatrzymaj, a następnie powrócić do miejsca rozpoczęcia ruchu. Ta oscylacja będzie przestrzegać drugiego, trzeciego itp., Podobna do pierwszego.

7752394_ORIG.gif.

Przedział czasu, przez który powtarza się ruch, nazywany jest okresem oscylacji.

Dlatego mówią, że ruch oscylacyjny jest okresowy.

W ruchu wahań organów, oprócz okresowej, istnieje kolejna wspólna funkcja.

Zwróć uwagę!

W przedziale czasu równy okresowi oscylacji, każdy korpus przechodzi dwukrotnie przez położenie równowagi (poruszając się w przeciwnych kierunkach).

Powtarzanie w równych odstępach czasu ruchu, w którym ciało jest wielokrotnie i w różnych kierunkach, pozycja równowagi nazywana jest oscylacjami mechanicznymi.

Zgodnie z działaniem sił zwracających ciało do pozycji równowagi, ciało może być wahania samo. Początkowo siły te pojawiają się ze względu na Komisję niektórych prac (rozciąganie wiosny, podnoszenie na wysokość itp.), Co prowadzi do wiadomości do określonego zasobów energii. Ze względu na tę energię występują oscylacje.

Przykład:

Aby huśtawka dokonała ruchów oscylacyjnych, musisz najpierw przynieść je z pozycji równowagi, naciskając nogi lub zrób to rękami.

Fluktuacje występujące z powodu tylko początkowej energii korpusu oscylacyjnego w przypadku braku wpływów zewnętrznych jest nazywany wolnymi oscylacjami.

Przykład:

Przykładem wolnych wahań w organizmie są wibracje ładunku zawieszone na wiosnę. Początkowo pochodzący z równowagi, ładunek w przyszłości będzie się wahał tylko ze względu na wewnętrzne siły systemu "Cargo-Spring" - siłę ciężkości i siłę elastyczności.

Warunki pojawienia się wolnych oscylacji w systemie:

a) System musi być w pozycji zrównoważonej równowagi: Gdy system odchyla się z pozycji równowagi, siła powinna wystąpić, dążenie do zwrócenia systemu do pozycji równowagi - siła powrotna; b) obecność nadmiernej energii mechanicznej w System w porównaniu z jego energią w pozycji równowagi; c) Nadmierna energia Energia uzyskana przez system poprzez przesunięcie go z pozycji równowagi nie powinny być w pełni wydane na pokonywanie sił ciernych podczas powrotu do pozycji równowagi, tj. Siły cierne w System musi być wystarczająco mały.

Dowolnie wahające ciała zawsze współdziałają z innymi organami i razem z nimi tworzą system organów, które otrzymały nazwę systemu oscylacji.

Tel Systemy, które są w stanie wykonać bezpłatne oscylacje, nazywane są systemami oscylacyjnymi.

Jednym z głównych ogólnych właściwości wszystkich systemów oscylacyjnych jest pojawienie się siły w nich, która zwraca system do pozycji zrównoważonej równowagi.

Przykład:

W przypadku oscylacji piłki na wątku piłka zapewnia wolne oscylacje pod działaniem dwóch sił: siłę ciężkości i siłę wątku. Ich odniesienie ma na celu pozycję równowagi.

Kolebatelnoe-dvizhenie_6.jpg.

Systemy oscylacyjne są raczej szeroką koncepcją mające zastosowanie do różnych zjawisk.

Specjalny przypadek systemów oscylacyjnych to wahadła.

Wahadło nazywa się solidnym ciałem popełniającym działanie załączonych sił

oscylacje w pobliżu stałego punktu lub wokół osi.

Przykład:

Ładunek zawieszony na wiosnę i ruchy oscylacyjne pionowo pod działaniem siły elastycznej nazywany jest wiosennym wahadłem.

Animowana masowa sprężyna.gif

Źródła:

Fizyka. 9 Cl.: Tutorial / Prarakin A. V., Godnik E. M. - M.: Drop, 2014. - 319 S.Www.fizmat.by, witryny "Preparaty do CT (EEE), zadania dla fizyki i matematyki"

www.gavewrites.com.

www.netnado.ru.

www.astersoft.net, inteligentne programy dla inteligentnych dzieci

www.m.gifmania.ru.

Www.placast.ru.

www.litsait.ru.

www.ru.solverbook.com.

Добавить комментарий