9 класс
Сходство движений: через определённый промежуток времени движение любого тела повторяется.
За промежуток времени, равный периоду колебаний, любое тело дважды проходит через положение равновесия (двигаясь в противоположных направлениях). Промежуток времени, через который движение повторяется, называется периодом колебаний
Повторяющиеся через равные промежутки времени движения, при которых тело многократно и в разных направлениях проходит положение равновесия, называются механическими колебаниями.
Под действием силы, возвращающей тело в положение равновесия, тело может совершать колебания само по себе. Первоначально эта сила возникла благодаря тому, что совершается работа по растяжению пружины, передается некоторый запас энергии. За счёт этой энергии и происходили колебания. Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными колебаниями
Системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются колебательными системами. Одно из основных общих свойств всех колебательных систем заключается в возникновении в них силы, возвращающей систему в положение устойчивого равновесия. Маятником называется твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.
Шарик на нити совершает свободные колебания под действием двух сил: силы тяжести и силы упругости нити. Их равнодействующая направлена к положению равновесия. Нитяной маятник Пружинный маятник Первоначально выведенный из равновесия внешними силами груз будет колебаться только за счет внутренних сил системы «груз-пружина» — силы тяжести и силы упругости.
Шарик, подвешенный на нити и совершающий колебательные движения под действием силы тяжести и силы упругости нити, называется нитяным маятником.
Груз, подвешенный на пружине и совершающий колебательные движения по вертикали под действием сил упругости, называется пружинным маятником.
Система должна находиться в положении устойчивого равновесия: при отклонении системы от положения равновесия должна возникать сила, стремящаяся вернуть систему в положение равновесия. Наличие у системы избыточной механической энергии по сравнению с ее энергией в положении равновесия. Силы трения в системе должны быть достаточно малы.
Качели с мальчиком колеблются с большим размахом, т. е. их крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у пустых качелей. Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний. Амплитуда колебаний обозначается буквой А и в СИ измеряется в метрах (м).
Амплитуду можно измерять также в единицах плоского угла, например в градусах, поскольку дуге окружности соответствует определённый центральный угол, т. е. угол с вершиной в центре окружности. Колеблющееся тело совершает одно полное колебание, если от начала колебаний проходит путь, равный четырём амплитудам.
Первый маятник колеблется с большим размахом, т. е. его крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у второго маятника.
При колебаниях с малой амплитудой длина дуги АВ равна отрезку АВ
Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний. Период колебаний обозначается буквой Т и в СИ измеряется в секундах (с). Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний. Обозначается частота греческой буквой v. За единицу частоты принято одно колебание в секунду. Эта единица в честь немецкого учёного Генриха Герца названа герцем (Гц). Период колебания Т и частота колебаний ν связаны следующей зависимостью: T =1/ ν
Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха называются собственными колебаниями, а их частота — собственной частотой колебательной системы. Любая колебательная система имеет определённую собственную частоту, зависящую от параметров этой системы. Например, собственная частота пружинного маятника зависит от массы груза и жёсткости пружины.
В любой момент времени скорости маятников направлены в противоположные стороны. Колебания маятников происходят в противоположных фазах. Колебания маятников, происходящие в противоположных фазах
Колебания маятников, происходящие с некоторой разностью фаз
Колебания красных и зеленых качелей отличаются друг от друга: в любой момент времени скорости качелей направлены в противоположные стороны. Колебания качелей происходят в противоположных фазах. Красные пустые качели и качели с мальчиком колеблются с одинаковыми частотами. Скорости этих качелей в любой момент времени направлены одинаково. Качели колеблются в одинаковых фазах.
1. Основным признаком колебательного движения является а)постоянство скорости б)периодичность в)постоянство ускорения 2.Колебательными системами называются системы тел, которые способны совершать а)любые колебания б)свободные колебания в)вынужденные колебания
3. Свободными колебаниями называются а)любые колебания б)колебания только нитяного маятника в)колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии. 4.Внешняя периодическая изменяющаяся сила, вызывающая колебания, называется а)силой упругости б)вынуждающей силой в)разгоняющей силой
5.Амплитудой колебаний называется а)отклонение (по модулю) колеблющегося тела от положения равновесия б)наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия в)наименьшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия. 6.Число колебаний в единицу времени называется а)периодом колебаний б)силой колебаний в)частотой колебаний
7.На рисунке изображены пары колеблющихся маятников. В каких случаях два маятника колеблются: в одинаковых фазах по отношению друг к другу; в противоположных фазах?
