Хармонични трептения Физика горно ниво • Математика-Бринкман
Определения на синусова крива и синусоида
Камертонът издава звук. Вашите зъби показват особено равномерно движение напред-назад. Техният запис води до a Крива на синус. Ние наричаме такава вибрация във физиката хармонично трептене или Синусоида.
Описание на вибрациите
опит
Наблюдаваме движението на нишковидно махало.
Отклоняваме и пускаме топката, след което тя прави повтарящо се движение напред-назад.
Физическо определение на периодично движение
Такова движение се нарича периодично движение.
Ние го наричаме пълно движение напред-назад на махалото топче период.
Нарича се времето, в което махалото извършва период Период Т.
По време на всяко движение напред и назад топката на махалото се люлее до една и съща точка на обръщане и има най-голямото си отклонение там.
Ние наричаме отклонението от централната позиция към точката на обръщане амплитуда вибрацията.
Определение на честотата и формула
Извиква се броят на периодите в секунда Честота f.
опит
Закон за силата на хармоничното трептене
Изследване на пружинното махало
а) В равновесно положение, нагоре (положителната) сила на опън F0 на пружината просто компенсира надолу (отрицателното) тегло G.
Имаме G = - F0.
Така че общата сила е F = G + F0 = 0
б) Сега тялото се отклонява нагоре с разстоянието s> 0. Тогава силата на опън нагоре на пружината се намалява до F1 = F0 - D s. Теглото преобладава. Получената сила води надолу:
F = G + F1 = G + F0 - D s = 0 - D s
Следователно възстановяващата сила F е пропорционална на деформацията s.
Законът за сила на удължаване се прилага:
опит
Фиксираме корк на ръба на вертикално поставен въртящ се диск. Зададохме скоростта, така че периодът на въртене на тапата да бъде същият като периода на пружинното махало. Това създава вертикална линия в проекцията на сянка, по която корковата сянка се плъзга нагоре и надолу. Сферичната сянка на пружинното махало извършва същото движение.
Докато коркът K ‘се върти по окръжност с радиус r, топката K се люлее около равновесното си положение по s-оста s = 0. Това се намира в средата между двете точки на обръщане s = A = r и s = - A = - r. Повишава се положителната стойност A амплитуда вибрацията. Това е максималното отклонение от равновесното положение.
Следното се отнася за деформацията s:
Това съответства на хармонично трептене.
Ъгловата скорост
Извеждане на уравнението на трептенията
Махалото на конеца
Период на махало с резба
Махалото с конец се колебае хармонично с достатъчно малка амплитуда.
Тогава периодът му е:
Забележка: Ускорението поради гравитацията g може да бъде определено много точно през периода на махалото на конеца.
За да направите това, дължината на нишката и периодът трябва да бъдат измерени.