Колебания Скачать
презентацию
<<  Колебание точки Уравнения колебаний  >>
Поток ЭТО
Поток ЭТО
Литература
Литература
Развитие оптики и квантовой физики
Развитие оптики и квантовой физики
Создание лазеров стимулировало новые направления развития оптики
Создание лазеров стимулировало новые направления развития оптики
Историческая справка
Историческая справка
Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Примеры колебательных процессов
Примеры колебательных процессов
Примеры колебательных процессов
Примеры колебательных процессов
В физике выделяют колебания двух видов – механические и
В физике выделяют колебания двух видов – механические и
Различные колебательные процессы описываются одинаковыми
Различные колебательные процессы описываются одинаковыми
x = 0 – положение равновесия; Fвн – внешняя растягивающая сила; Fв –
x = 0 – положение равновесия; Fвн – внешняя растягивающая сила; Fв –
Из приведенного примера следуют три признака колебательного движения:
Из приведенного примера следуют три признака колебательного движения:
Колебания называются периодическими, если значения физических величин,
Колебания называются периодическими, если значения физических величин,
колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер,
колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер,
определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой
определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой
Колебания физика
Колебания физика
, называется полным колебанием
, называется полным колебанием
Фаза ? не влияет на форму кривой х(t), а влияет лишь на ее положение в
Фаза ? не влияет на форму кривой х(t), а влияет лишь на ее положение в
Смещение точки описывается уравнением тогда, по определению:
Смещение точки описывается уравнением тогда, по определению:
Уравнения колебаний запишем в следующем виде:
Уравнения колебаний запишем в следующем виде:
скорость колебаний тела максимальна и, по абсолютной величине, равна
скорость колебаний тела максимальна и, по абсолютной величине, равна
Колебания физика
Колебания физика
Найдем разность фаз
Найдем разность фаз
Исходя из второго закона, , можно записать
Исходя из второго закона, , можно записать
Сравнивая (1) и (2) видим, что
Сравнивая (1) и (2) видим, что
Энергия гармонических колебаний
Энергия гармонических колебаний
1.5 Энергия гармонических колебаний
1.5 Энергия гармонических колебаний
, Отсюда
, Отсюда
Колебания груза под действием сил тяжести (квазиупругих сил)
Колебания груза под действием сил тяжести (квазиупругих сил)
При колебаниях совершающихся под действием потенциальных
При колебаниях совершающихся под действием потенциальных
К = е - u
К = е - u
1. Пружинный маятник – это груз массой m, подвешенный на абсолютно
1. Пружинный маятник – это груз массой m, подвешенный на абсолютно
Из второго закона Ньютона F = mа; или F = - kx получим уравнение
Из второго закона Ньютона F = mа; или F = - kx получим уравнение
2. Математическим маятником – называется идеализированная система,
2. Математическим маятником – называется идеализированная система,
Тогда
Тогда
3. Физический маятник – это твердое тело, совершающее под действием
3. Физический маятник – это твердое тело, совершающее под действием
- угловое ускорение, тогда Уравнение динамики движения маятника
- угловое ускорение, тогда Уравнение динамики движения маятника
Точка
Точка
Точка подвеса О маятника и центр качаний обладают свойством
Точка подвеса О маятника и центр качаний обладают свойством
Лекция закончена
Лекция закончена
Слайды из презентации «Колебания физика» к уроку физики на тему «Колебания»

Автор: ЕВГЕНИЙ И ЮЛИЯ. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Колебания физика.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 520 КБ.

Скачать презентацию

Колебания физика

содержание презентации «Колебания физика.ppt»
СлайдТекст
1 Поток ЭТО

Поток ЭТО

Ф И З И К А Часть 3. Оптика. Элементы физики твердого тела (физика конденсированного состояния вещества) 1. Колебания и волны. 2. Волновая оптика. 3. Элементы физики твердого тела. 27 Лекций (5) 18 Практических занятий (15) 18 Лабораторных работ (20) 2 Теоретических коллоквиума (100) 2 ИДЗ (50) 2 Контрольные (85) 1 Конспект (40)

Сегодня: четверг, 13 сентября 2012 г.

2 Литература

Литература

1. Ю.И. Тюрин, И.П. Чернов, Ю.Ю. Крючков. ФИЗИКА, Ч.3. Оптика. Квантовая физика. 2. И.В. Савельев, КУРС ФИЗИКИ Ч.3; 3. А.А. Детлаф, Б.М.Яворский КУРС ФИЗИКИ. 4.Т.И. Трофимова. Курс физики. 5. Фейнмановские лекции по физике. 6. С.И. Кузнецов. Колебания и волны.

3 Развитие оптики и квантовой физики

Развитие оптики и квантовой физики

Оптика - раздел физики, который изучает распространение световых волн и их взаимодействие с веществом. Разделы оптики: геометрическая, волновая, физиологическая. Математическая основа волновой оптики-уравнения Максвелла ( ). В ряде случаев при экстремальных значениях ЭМ полей и интенсивностей света используется нелинейная оптика. Процессы испускания и поглощения света рассматриваются в рамках квантовой физики.

4 Создание лазеров стимулировало новые направления развития оптики

Создание лазеров стимулировало новые направления развития оптики

(когерентная оптика, адаптивная оптика, силовая оптика). Иногда используется термин прикладная оптика, в которую, в частности, входят оптоэлектроника (конструирование вычислительных машин), интегральная оптика (конструкции волноводов, преобразователей излучения и др.), оптическая дальнометрия (локация, оптическая связь). Физиологическая оптика изучает строение и работу аппаратов зрения.

5 Историческая справка

Историческая справка

1590 г изобретен микроскоп; 1609 г. телескоп; 1620 г. открыты законы преломления света; 1665 г. открыты дифракция и интерференция. Начало развития волновой оптики относится к 1800 г. (опыт Юнга). Исследования 1848 - 1888 гг. показали, что свет это электромагнитная волна, определена скорость света. Параллельно, с 1860 г. развивается квантовая теория света. 1924 г. выдвинута гипотеза Де-Бройля. 1926 г. записано уравнение Шредингера. 1954 г. наиболее важное открытие современной оптики – создание лазера.

6 Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Тема 1 ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

1.1 Виды и признаки колебаний

1.2 Параметры гармонических колебаний

1.3 Скорость и ускорение колеблющегося тела

1.4 Основное уравнение динамики гармон. колебаний

1.5 Энергия гармонических колебаний

1.6 Гармонический осциллятор

Сегодня: четверг, 13 сентября 2012 г.

7 Примеры колебательных процессов

Примеры колебательных процессов

Круговая волна на поверхности жидкости, возбуждаемая точечным источником (гармонически колеблющимся шариком).

Генерация акустической волны громкоговорителем.

8 Примеры колебательных процессов

Примеры колебательных процессов

Поперечная волна в сетке, состоящей из шариков, скреплённых пружинками. Колебания масс происходят перпендикулярно направлению распространения волны.

Возможные типы колебаний атомов в кристалле.

9 В физике выделяют колебания двух видов – механические и

В физике 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. Общие закономерности этих явлений, которые мы далее рассмотрим, должны стать фундаментом для изучения любых видов колебаний.

1.1 Виды и признаки колебаний

10 Различные колебательные процессы описываются одинаковыми

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.

)

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

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

возвращающая сила; A – амплитуда колебаний. Fв = – kx (закон Гука) Знак минус означает, что возвращающая сила, всегда противоположна направлению перемещения x Постоянная k называется жесткостью пружины. Fвн = + kx.

12 Из приведенного примера следуют три признака колебательного движения:

Из 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.

13 Колебания называются периодическими, если значения физических величин,

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.

14 колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер,

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

Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам:

15 определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой

определяет смещение x в данный момент времени t и называется фазой

колебания. При.

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.

, Поэтому

называется начальной фазой колебания. 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

1.2 Параметры гармонических колебаний

16
17 , называется полным колебанием

, называется полным колебанием

Частота колебаний ? определяется, как число полных колебаний в 1 секунду. Частоту, измеряют в герцах (Гц): 1 Гц = 1 кол/с= с-1.

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

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

18 Фаза ? не влияет на форму кривой х(t), а влияет лишь на ее положение в

Фаза ? не влияет на форму кривой х(t), а влияет лишь на ее положение в

некоторый произвольный момент времени t.

? – циклическая (круговая) частота – число полных колебаний за 2? секунд.

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

19 Смещение точки описывается уравнением тогда, по определению:

Смещение точки описывается уравнением тогда, по определению:

– Амплитуда скорости;

– Амплитуда ускорения.

20 Уравнения колебаний запишем в следующем виде:

Уравнения колебаний запишем в следующем виде:

Из этой системы уравнений можно сделать следующие выводы:

1.3 Графики смещения скорости и ускорения

21 скорость колебаний тела максимальна и, по абсолютной величине, равна

скорость колебаний тела максимальна и, по абсолютной величине, 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.

22
23 Найдем разность фаз

Найдем разность фаз

? между фазами смещения х и скорости ?x.

то есть скорость опережает смещение на ?/2. Аналогично можно показать, что ускорение в свою очередь опережает скорость по фазе на ?/2:

Тогда ускорение опережает смещение на ?, или

То есть, смещение и ускорение находятся в противофазе

24 Исходя из второго закона, , можно записать

Исходя из второго закона, , можно записать

(1)

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.

Примером сил удовлетворяющих (1) являются упругие силы. Силы же имеющие иную природу, но удовлетворяющие (1) называются квазиупругими. Квазиупругая сила

(2)

Где k – коэффициент квазиупругой силы.

1.4 Основное уравнение динамики гармонических колебаний

25 Сравнивая (1) и (2) видим, что

Сравнивая (1) и (2) видим, что

Получим основное уравнение динамики гармонических колебаний, вызываемых упругими силами:

Или ; , тогда

(3)

Решение этого уравнения всегда будет выражение вида

Круговая частота незатухающих колебаний , но

Тогда откуда

26 Энергия гармонических колебаний

Энергия гармонических колебаний

27 1.5 Энергия гармонических колебаний

1.5 Энергия гармонических колебаний

Потенциальная энергия тела U, измеряется той работой, которую произведет возвращающая сила

28 , Отсюда

, Отсюда

Или

Потенциальная энергия

Кинетическая энергия

Полная энергия:

, Или

Полная механическая энергия гармонически колеблющегося тела пропорциональна квадрату амплитуды колебания.

29 Колебания груза под действием сил тяжести (квазиупругих сил)

Колебания груза под действием сил тяжести (квазиупругих сил)

Максимум потенциальной энергии:

Максимум кинетической энергии: когда , (и наоборот).

30 При колебаниях совершающихся под действием потенциальных

При колебаниях совершающихся под действием потенциальных

(консервативных) сил, происходит переход кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Их сумма в любой момент времени постоянна.

31 К = е - u

К = е - u

U

На рисунке приведена зависимость потенциальной энергии U в зависимости от отклонения от положения равновесия

Рисунок 6

32 1. Пружинный маятник – это груз массой m, подвешенный на абсолютно

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 осциллятор

33 Из второго закона Ньютона F = mа; или F = - kx получим уравнение

Из второго закона Ньютона F = mа; или F = - kx получим уравнение

движения маятника:

Или

Решение этого уравнения:

циклическая частота ? период Т

34 2. Математическим маятником – называется идеализированная система,

2. 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,

Уравнение динамики вращательного движения : момент инерции маятника

Угловое ускорение

35 Тогда

Тогда

, Или

:

Обозначим

Уравнение движения маятника

Решение этого уравнения

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

36 3. Физический маятник – это твердое тело, совершающее под действием

3. 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:

J – момент инерции маятника относит. Точки подвеса O.

37 - угловое ускорение, тогда Уравнение динамики движения маятника

- угловое ускорение, тогда Уравнение динамики движения маятника

Здесь:

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

38 Точка

Точка

Называется центром качаний

Применяя теорему Штейнера, получим:

всегда больше l. Точки

И

всегда будут лежать по обе стороны от точки С.

39 Точка подвеса О маятника и центр качаний обладают свойством

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.

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%).

40 Лекция закончена

Лекция закончена

Благодарю за внимание.

«Колебания физика»
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Kolebanija-fizika/Kolebanija-fizika.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Слайды
Презентация: Колебания физика.ppt | Тема: Колебания | Урок: Физика | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Колебания > Колебания физика.ppt