Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний

Свободными колебаниями называют колебания, при которых кроме воздействия определенной среды нет никаких дополнительных воздействий, т.е. колебания происходят без действия внешних сил.

Идеальными называют колебания, при которых нет воздействия среды, т.е. сила трения равна нулю, Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru , а колебания происходят только под действием сил, принадлежащих самой колеблющейся системе.

Гармоническими называют колебания, в которых величины, описывающие колебания, изменяются по законам синуса или косинуса.

Основные характеристики колебательного движения:

смещение Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru (м) - расстояние от тела до положения равновесия в любой момент времени;

амплитуда, Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru (м) – максимальное смещение из положения равновесия;

период колебаний, Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru (с) – время, в течение которого совершается одно полное колебание, т.е. точка проходит путь, равный четырем амплитудам. Через время Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru повторяются значения всех физических величие, характеризующих колебания;

частота Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru-1 или Гц) – число полных колебаний за одну секунду, частота связана с периодом колебаний соотношением Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru ; Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

круговая частота Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru - число полных колебаний за 2p секунд.

Колебательное движение происходит под воздействием силы, направление которой меняется периодически на обратное. Эта сила называется возвращающей, т.к. она стремится вернуть тело или материальную точку, выведенную из положения равновесия, обратно в положение равновесия. Ёе можно найти как равнодействующую сил, принадлежащих самой колеблющейся системе:

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru - среда не влияет на движение тела

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru ,

Рис. 2.1

Но направлены эти силы в

Противоположные стороны. Следовательно, сумма сил

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru , а

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru ,

т.е. в проекции на ось Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

Рис.2.2 Рис.2.3

На рис. 2.2 и рис 2.3 Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru .

Рассматривая аналогично любую другую колебательную, можно убедиться в том, что

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru.

Эта сила называется, кроме того, квазиупругой силой, т.к. по внешнему виду выражение её похоже на выражение для упругой силы, но природа её иная – она является равнодействующей всех сил, принадлежащих самой колеблющейся системе.

Незатухающие колебания

Незатухающие колебания могут происходить в том случае, если нет влияния среды, т.е. сила трения отсутствует. При таких колебаниях нет потерь энергии на преодоление силы трения. Это, естественно, идеальные колебания и происходят они под действием сил, принадлежащих самой колеблющейся системе, точнее, под действием возвращающей силы.

Для того, чтобы найти зависимость смещения от времени, Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru , составим уравнение движения точки: Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru , следовательно на точку действует только возвращающая сила Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru . Но, рассматривая движение точки с точки зрения 2-го закона Ньютона, можно сказать, что на точку действует равнодействующая сила Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru , где Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru - ускорение. Т.е. можно записать,

Мы начнем изучение колебаний с механических колебаний - student2.ru

Наши рекомендации