Разделы презентаций


Гармонические колебания презентация, доклад

Содержание

Бально-накопительный регламент

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1ЛЕКЦИЯ 1
Сегодня: *

ЛЕКЦИЯ 1Сегодня: *

Слайд 2Бально-накопительный регламент

Бально-накопительный регламент

Слайд 4

Основная литература:
Савельев И. В. Курс общей физики, кн. 4., кн.5

– М.: ООО «Издательство Астрель», ООО «Издательство АСТ», 2004.
И.

Е. Иродов. Волновые процессы. Основные законы: Учебное пособие для вузов.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007.
И. Е. Иродов. Квантовая физика. Основные законы: Учебное пособие для вузов.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007.
Иродов И. Е. Задачи по общей физике. – М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2007.
Лосев В.В., Морозова Т.В. Оптика. Лабораторный практикум по курсу общей физики. «Оптика» - М.: МИЭТ, 2008. (Часть 1, часть 2).
Калашников Н.П., Кожевников Н.М. Физика. Интернет тестирование Базовых знаний: учебное пособие. – СПб.: Лань, 2009. – 160 с. 
Основная литература:Савельев И. В. Курс общей физики, кн. 4., кн.5 – М.: ООО «Издательство Астрель», ООО «Издательство

Слайд 5 
Дополнительная литература

1. Ландсберг Г.С. Оптика. -М.,: ФИЗМАТЛИТ, 2003.
2. Сивухин Д.В.

Общий курс физики. т. 3. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.
3. Сивухин Д.В.

Общий курс физики. т. 4. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.
ЧТО ТАКОЕ СРС ?

1. http://www.ph4s.ru/books_phys_ob.html
http://www.ph4s.ru/kurs_ob_ph.html
Оптика http://www.ph4s.ru/book_ph_ob_optica.html

Сайт А.Н.ВАРГИНА, где есть все учебники!!!



 Дополнительная литература1. Ландсберг Г.С. Оптика. -М.,: ФИЗМАТЛИТ, 2003.2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т. 3. М.: ФИЗМАТЛИТ,

Слайд 63. [Электронный ресурс].-М.: Коллекция электронных ресурсов МИЭТ, 2007.- Режим доступа:

http://oroks.miet.ru/oroks-miet/srs.shtml
4. Программа обучения. «Открытая Физика 2.6. Часть 2»:
http://www.physics.ru/
http://www.physics.ru/courses/op25part2/design/index.htm
5. Scientific

Center «PHYSICON»: of the course «Wave Optics on the Computer»
http://college.ru/WaveOptics/content/chapter1/section1/paragraph1/theory.html
6. Диск или программа «Физика в анимациях»
http://physics.nad.ru/
http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/optics.htm

3. [Электронный ресурс].-М.: Коллекция электронных ресурсов МИЭТ, 2007.- Режим доступа: http://oroks.miet.ru/oroks-miet/srs.shtml4. Программа обучения. «Открытая Физика 2.6. Часть

Слайд 7Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
1.1 Виды и признаки колебаний
1.2 Параметры гармонических

колебаний
1.3 Графики смещения скорости и ускорения
1.4 Основное уравнение динамики гармон.

колебаний

1.5 Энергия гармонических колебаний

1.6 Гармонический осциллятор

Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ1.1 Виды и признаки колебаний1.2 Параметры гармонических колебаний1.3 Графики смещения скорости и ускорения1.4 Основное

Слайд 8Примеры колебательных процессов
Круговая волна на поверхности жидкости,

возбуждаемая точечным источником (гармонически колеблющимся шариком).
Генерация акустической

волны громкоговорителем.
Примеры колебательных процессов   Круговая волна на поверхности жидкости, возбуждаемая точечным источником (гармонически колеблющимся шариком).

Слайд 9 Возможные типы колебаний атомов в кристалле.

Поперечная волна в сетке, состоящей из шариков, скреплённых

пружинками. Колебания масс происходят перпендикулярно направлению распространения волны.

Примеры колебательных процессов

Возможные типы колебаний атомов в кристалле.    Поперечная волна в сетке, состоящей

Слайд 10
1.1 Виды и признаки колебаний

В физике особенно

выделяют колебания двух видов – механические и электромагнитные и их

электромеханические комбинации, поскольку они чрезвычайно актуальны для жизнедеятельности человека.
Для колебаний характерно превращение одного вида энергии в другую – кинетической в потенциальную, магнитной в электрическую и т.д.
Колебательным движением (или просто колебанием) называются процессы, повторяющиеся во времени.
Существуют общие закономерности этих явлений. Поэтому основные, учения о механических колебаниях, которые мы рассматриваем здесь, должны стать фундаментом для изучения любых видов колебаний.
1.1 Виды и признаки колебаний   В физике особенно выделяют колебания двух видов – механические и

Слайд 11 Различные колебательные процессы описываются одинаковыми характеристиками и

одинаковыми уравнениями.
Говоря о колебаниях или осцилляциях

тела, мы подразумеваем повторяющееся движение его туда и обратно по одной и той же траектории. Иными словами колебательное движение является периодическим. Простейшим примером периодического движения служат колебания груза на конце пружины.


)

Различные колебательные процессы описываются одинаковыми характеристиками и одинаковыми уравнениями.    Говоря о

Слайд 12 x = 0 – положение равновесия;
Fвн

– внешняя растягивающая сила;
Fв – возвращающая сила;


A – амплитуда колебаний.
k - жесткостью пружины.
Знак минус означает, что возвращающая сила, всегда противоположна направлению перемещения x
Fвн = + kx




Закон Гука
Fв = – kx

x = 0 – положение равновесия;  Fвн – внешняя растягивающая сила;  Fв –

Слайд 13Из приведенного примера следуют три признака колебательного движения:

повторяемость (периодичность) –

движение по одной и той же траектории туда и обратно;

ограниченность

пределами крайних положений;

действие силы, описываемой функцией F = – kx.


Из приведенного примера следуют три признака колебательного движения:повторяемость (периодичность) – движение по одной и той же траектории

Слайд 14Примеры колебательных процессов
Опыт Кавендиша

Примеры  колебательных процессовОпыт Кавендиша

Слайд 15Примеры колебательных процессов
В случае абсолютно упругого столкновения шаров (нет потерь

энергии) скорость и угол отклонения крайних шаров одинаковы, а все

промежуточные шары находятся в покое.
В реальности общая энергия системы со временем уменьшается за счет трения о воздух, нагревания шаров, возбуждения акустических волн и т.д. В результате амплитуда отскока крайних шаров уменьшается, а центральные шары начинают совершать колебательные движения.
Примеры  колебательных процессовВ случае абсолютно упругого столкновения шаров (нет потерь энергии) скорость и угол отклонения крайних

Слайд 16Примеры колебательных процессов
Упругое столкновение некоторого тела с баллистическим маятником: при

движении маятника его продольная ось остаётся параллельной самой себе, а

центр масс движется по окружности. Амплитуда колебаний баллистического маятника пропорциональна скорости налетающего тела.
Примеры  колебательных процессовУпругое столкновение некоторого тела с баллистическим маятником: при движении маятника его продольная ось остаётся

Слайд 17Примеры колебательных процессов
Столкновение абсолютно упругого шара с пружинным осциллятором. Со

временем колебания затухают, часть энергии системы перейдет в тепло

Примеры  колебательных процессовСтолкновение абсолютно упругого шара с пружинным осциллятором. Со временем колебания затухают, часть энергии системы

Слайд 19 Колебания называются периодическими, если значения физических величин,

изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени.

Простейшим типом периодических колебаний являются так называемые гармонические колебания.
Любая колебательная система, в которой возвращающая сила прямо пропорциональна смещению, взятому с противоположным знаком (например, F = – kx), совершает гармонические колебания.
Саму такую систему часто называют гармоническим осциллятором.
Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные

Слайд 20 колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер,

близкий к гармоническому;
различные периодические процессы (повторяющиеся через равные промежутки

времени) можно представить как наложение гармонических колебаний.
Периодический процесс можно описать уравнением:

По определению, колебания называются гармони-ческими, если зависимость некоторой величины
имеет вид

или

Здесь синус или косинус используются в зависимости от условия задачи,
А и φ – параметры колебаний, которые мы рассмотрим ниже.

(1.1.2)

Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам:

колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер, близкий к гармоническому; различные периодические процессы (повторяющиеся

Слайд 21 Расстояние груза от положения равновесия до точки, в которой

находится груз, называют смещением x.
Максимальное смещение – наибольшее

расстояние от положения равновесия – называется амплитудой и обозначается, буквой A.

1.2 Параметры гармонических колебаний


определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой колебания.
называется начальной фазой колебания при .

Фаза измеряется в радианах.

Т.к. синус и косинус изменяются в пределах от +1 до – 1,

то х может принимать значения от +А до –А

Расстояние груза от положения равновесия до точки, в которой находится груз, называют смещением x.  Максимальное

Слайд 24Движение от некоторой начальной точки до возвращения в ту же

точку, например от

к и обратно в

, называется полным колебанием.
Частота колебаний ν определяется, как число полных колебаний в 1 секунду. Частоту, измеряют в герцах (Гц):
1 Гц = 1 колеб. в секунду.

Т – период колебаний – минимальный промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех физических величин, характеризующих колебание

(1.1.2)

(1.2.3)

Движение от некоторой начальной точки до возвращения в ту же точку, например от

Слайд 25 ω – циклическая (круговая) частота – число полных

колебаний за 2π секунд.
Фаза φ не влияет на

форму кривой х(t), а влияет лишь на ее положение в некоторый произвольный момент времени t.

(1.2.2)

Гармонические колебания являются всегда синусоидальными.
Частота и период гармонических колебаний не зависят от амплитуды.

ω – циклическая (круговая) частота – число полных колебаний за 2π секунд.  Фаза φ

Слайд 26 – амплитуда скорости;
– амплитуда ускорения.
Смещение

описывается уравнением




тогда, по определению:

(1.2.4)

(1.2.5)

скорость

ускорение

– амплитуда скорости; – амплитуда ускорения.  Смещение описывается уравнением

Слайд 271.3 Графики смещения скорости и ускорения
Уравнения колебаний запишем

в следующем виде:
(1.3.1)

1.3 Графики смещения скорости и ускорения  Уравнения колебаний запишем в следующем виде:	(1.3.1)

Слайд 29 скорость колебаний тела максимальна и равна амплитуде скорости

в момент прохождения через положение равновесия (

).

При максимальном смещении ( ) скорость равна нулю.


Ускорение равно нулю при прохождении телом положения равновесия и достигает наибольшего значения, равного амплитуде ускорения при наибольших смещениях.

скорость колебаний тела максимальна и равна амплитуде скорости в момент прохождения через положение равновесия

Слайд 31 Найдем разность фаз Δφ между фазами смещения

х и скорости υx.

то есть скорость опережает смещение на

π/2.
Аналогично можно показать, что ускорение в свою очередь опережает скорость по фазе на π/2:

, (1.3.2)


(1.3.3)

Тогда ускорение опережает смещение на π, или

то есть, смещение и ускорение находятся в противофазе

(1.3.4)

Найдем разность фаз Δφ между фазами смещения х и скорости υx. то есть скорость

Слайд 321.4 Основное уравнение динамики гармонических
колебаний
Исходя из второго закона,

, можно

записать

сила F пропорциональна х и всегда направлена к положению равновесия (поэтому ее и называют возвращающей силой).
Период и фаза силы совпадают с периодом и фазой ускорения.

(1.4.1)

Примером сил удовлетворяющих (1.4.1) являются упругие силы. Силы же имеющие иную природу, но удовлетворяющие (1.4.1) называются квазиупругими. Квазиупругая сила

где k – коэффициент квазиупругой силы.

(1.4.2)




1.4 Основное уравнение динамики гармонических колебаний Исходя из второго закона,

Слайд 33Сравнивая (1.4.1) и (1.4.2) видим, что
Получим основное уравнение динамики

гармонических колебаний, вызываемых упругими силами:
или

; , тогда

Решение этого уравнения всегда будет выражение вида

Основное уравнение динамики гармонических колебаний

Сравнивая (1.4.1) и (1.4.2) видим, что Получим основное уравнение динамики гармонических колебаний, вызываемых упругими силами:	или

Слайд 34 Круговая частота колебаний


но
тогда

Период колебаний





Круговая частота колебаний         		 	но 				   тогдаПериод

Слайд 351.5 Энергия гармонических колебаний
Потенциальная энергия тела U, измеряется той работой,

которую произведет возвращающая сила

1.5 Энергия гармонических колебанийПотенциальная энергия тела U, измеряется той работой, которую произведет возвращающая сила

Слайд 36, отсюда
или
(1.5.1)
(1.5.2)
Кинетическая энергия
(1.5.3)
Полная энергия:
, или

Полная

механическая энергия гармонически колеблющегося тела пропорциональна квадрату амплитуды колебания.
Потенциальная

энергия
, отсюда или	(1.5.1)(1.5.2) Кинетическая энергия	(1.5.3) Полная энергия:, или Полная механическая энергия гармонически колеблющегося тела пропорциональна квадрату амплитуды

Слайд 37 Колебания груза под действием сил тяжести
Максимум потенциальной

энергии, (из 1.5.1)
Максимум кинетической энергии



но когда , и наоборот.


Колебания груза под действием сил тяжестиМаксимум потенциальной энергии,  (из 1.5.1)Максимум кинетической энергии

Слайд 38 При колебаниях совершающихся под действием потенциальных

(консервативных) сил, происходит переход кинетической энергии в потенциальную и наоборот,

но их сумма в любой момент времени постоянна.
При колебаниях совершающихся под действием потенциальных (консервативных) сил, происходит переход кинетической энергии в

Слайд 39На рисунке 6 приведена кривая потенциальной энергии

Рисунок 6

К

= Е - U

На рисунке 6 приведена кривая потенциальной энергии Рисунок 6 К = Е - U

Слайд 401.6 Гармонический осциллятор
1. Пружинный маятник – это груз массой m,

подвешенный на абсолютно упругой пружине с жесткостью k, совершающий гармонические

колебания под действием упругой силы




1.6 Гармонический осциллятор1. Пружинный маятник – это груз массой m, подвешенный на абсолютно упругой пружине с жесткостью

Слайд 41 или
циклическая частота ω период

Т
Из второго закона Ньютона F = mа;

или F = - kx
получим уравнение движения маятника:

(1.6.1)

Решение этого уравнения – гармонические колебания вида:



или циклическая частота ω 	   период Т  Из второго закона Ньютона  F

Слайд 422 Математическим маятником – называется идеализированная система, состоящая из невесомой,

нерастяжимой нити, на которую подвешена масса, сосредоточенная в одной точке

(шарик на длинной тонкой нити).

При отклонении маятника от вертикали, возникает вращающий момент


(1.6.2)

Уравнение динамики вращательного движения для маятника:

Момент инерции маятника

-угловое ускорение

2 Математическим маятником – называется идеализированная система, состоящая из невесомой, нерастяжимой нити, на которую подвешена масса, сосредоточенная

Слайд 43 Тогда
, или

Обозначим
:
(1.6.3)


- Это уравнение динамики гармонических колебаний.
Решение уравнения (1.5.3) имеет

вид:

Т – зависит только от длины маятника и ускорения свободного падения.

Уравнение движения маятника

Тогда , или Обозначим :	    (1.6.3) - Это уравнение динамики гармонических колебаний. Решение

Слайд 443 Физический маятник – это твердое тело, совершающее под действием

силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси, проходящей через точку

подвеса О, не совпадающую с центром масс С

Вращающий момент маятника:


l – расстояние между точкой подвеса и центром инерции маятника О-С.
Обозначим:


I – момент инерции маятника относит. точки подвеса O.

3 Физический маятник – это твердое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси,

Слайд 45 - угловое ускорение, тогда


Уравнение динамики вращательного

движения


где



– приведенная длина физического маятника

– это длина такого математического маятника, период колебания которого совпадает с периодом колебаний данного физического маятника.


- угловое ускорение, тогда	 Уравнение динамики вращательного движения где    – приведенная

Слайд 46 Точка
называется центром
качаний
всегда больше

l.
Точки
и
всегда будут лежать по обе стороны от

точки С.

Применяя теорему Штейнера,
получим:

Точка называется центром качаний    всегда больше l.Точки и всегда будут лежать по обе

Слайд 47 Точка подвеса О маятника и центр качаний

обладают свойством взаимозаменяемости .
На этом свойстве основано определение

ускорения силы тяжести g с помощью так называемого оборотного маятника.
Это такой маятник, у которого имеются две точки подвеса и два груза, которые могут перемещаться вдоль оси маятника.



Точка подвеса О маятника и центр качаний    обладают свойством взаимозаменяемости . На этом

Слайд 48 Все приведенные соотношения для математического и физического маятников справедливы

для малых углов отклонения (меньше 15°), когда

мало отличается от длины хорды (меньше чем на 1%).



Все приведенные соотношения для математического и физического маятников справедливы для малых углов отклонения (меньше 15°), когда

Слайд 49

Лекция окончена

Лекция окончена

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика