Реферат по предмету «Физика» на тему Вынужденные колебания и их математические описание

Министерство высшего и средне специального образования
Республики Узбекистан


«ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА АЛ-ХОРАЗМИЙ»


Факультет «Телевизионные технологии»


РЕФЕРАТ
по предмету «Физика»


на тему Вынужденные колебания и их математические описание
Описание процессов в микромире. Квантовая механика и квантовая электродинамика Температурная зависимость проводимости собственных полупроводников реферат по физике


Выполнила:
Студентка


Проверил (а):________________

Ташкент 2023

План:

Введение
1.Вынужденные колебания и их математические описание

2 Описание процессов в микромире. Квантовая механика и квантовая электродинамика
3. Характеристики затухающих колебаний температурная зависимость проводимости собственных полупроводников реферат по физике
4. Заключение
5. Литература

СВОБОДНЫЕ И ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Любое колебание характеризуется частотой (числом колебаний в единицу времени). Такая частота является собственной частотой колеблющегося тела.
Резонанс – это явление резкого увеличения амплитуды колебания при совпадении собственной частоты колеблющегося тела и внешней периодической силы. (Например: можно с помощью резонанса вытащить машину из ямы. Несколько человек сначала раскачивают её, а потом в нужный момент по команде выталкивают)
Существует несколько колебательных систем – математический маятник (шарик на тонкой длинной нити) и пружинный маятник (тело на пружине).
Рассмотрим превращение энергии при колебании математического маятника:
В вашем распоряжении имеются металлический стакан (от калориметра), тер­мометр и часы.
Исследуйте зависимость температуры остывающей воды от времени. Для этого фиксируйте температуру воды через равные промежутки времени (например, через каждые две или пять минут). Данные запишите в таблицу:

Время наблюдения, мин

Температура воды, °С

- Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее эк­спериментальные доказательства.
- Идеальный газ.
- Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
- Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.
a. Все вещества состоят из молекул, между которыми существуют промежутки.
Доказательство:
1. Если разломать предмет, то срез шершавый;
2. Любое тело всегда можно сжать – это за счет промежутков между молекулами.
b. Все молекулы находятся в непрерывном, хаотическом движении.
Доказательство:
1. Диффузия – явления смешивания веществ друг с другом. Если соединить два вещества, то они через некоторое время перемешаются без перемешивания (например: соление огурцов);
c. Между молекулами одновременно существуют силы притяжения и силы отталкивания (например: батут, рессора автомобиля и другие).
Идеальный газ – это модель в физике. За идеальный газ принимают газ в сосуде, когда молекула, пролетая от стенки до стенки сосуда не испытывает столкновения с другими молекулами.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).
, где - концентрация, 1/моль; - масса молекулы, кг; - средняя квадратичная скорость молекул, м/с; - кинетическая энергия движения молекул, Дж.
Температура – это мера средней кинетической энергии.
- уравнение показывает, что чем выше температура, тем больше энергия молекул, т.е больше скорость движения молекул. Как следствие повышается давление в сосуде и другие параметры.
- абсолютная температура – измеряется в К(кельвинах)
Абсолютный ноль – это температура, равная -273 градуса по Цельсию – при которой должно прекратиться всякое движение.
Действует ли сила Лоренца:
а) на незаряженную частицу в магнитном поле (нет);
б) на заряженную частицу, покоящуюся в магнитном поле (нет);
в) на заряженную частицу, движущуюся вдоль линий магнитной индукции поля (нет);
Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени. (например, колебание ветки на дереве, маятника часов, автомобиля на рессорах и так далее)
Колебания бывают свободными и вынужденными.
Колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил, называются свободными . Все свободные колебания затухают. (например: колебание струны, после удара)
Колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными (например: колебание металлической заготовки при работе кузнеца молотом).
Условия возникновения свободных колебаний :

• 
  При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникнуть сила, стремящаяся вернуть его в положение равновесия;
  
• 
  Силы трения в системе должны быть очень малы (т.е. стремиться к нулю).
  

В реальных колебательных системах всегда происходят потери энергии при свободных колебаниях. Механическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил сопротивления воздуха. Под влиянием силы трения происходит уменьшение амплитуды колебаний, затем колебания прекращаются. Колебания, энергия которых уменьшается с течением времени за счет действия сил сопротивления, называются затухающими.
Вынужденные колебания являются незатухающими. Поэтому необходимо восполнять потери энергии за каждый период колебаний. Вынужденные колебания совершаются с частотой, равной частоте изменения внешней силы.
Любое колебание характеризуется:
Резонанс – это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы, действующей на систему, с частотой свободных колебаний ( ).

Явление резонанса учитывается в акустике, радиотехнике и технике. В строительстве, например, при сооружении мостов и других сооружений, которые подвержены механическим колебаниям и действию внешней силы.
Существует несколько колебательных систем – математический маятник (шарик на тонкой длинной нити) и пружинный маятник (тело на пружине).

Самый простой вид колебательного движения — гармонические колебания, при которых физическая величина периодически изменяется со временем по закону синуса или косинуса (рис.). При гармонических колебаниях периодически происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно :
… Е_кин → Е_р → Е_кин →…

На примере колебаний тела на нити видим превращение энергии. В 1 положении наблюдаем равновесие колебательной системы. Скорость и, следовательно, кинетическая энергия тела максимальны. При отклонении маятника от положения равновесия он поднимается на высоту h относительно нулевого уровня, следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией Е_р. При движении к положению равновесия, к точке О, уменьшается высота до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке О вся потенциальная энергия Е_р превратится в кинетическую энергию Е_кин. В положении равновесия кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия по инерции происходит превращение кинетической энергии в потенциальную, скорость маятника уменьшается и при максимальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. Е_кин = 0, Е_р = max

Закон сохранения механической энергии: сумма кинетической и потенциальной энергий остается неизменной: Е_кин = Е_р = const

Движения или процессы, которые имеют определенную повторяемость, называют колебаниями.
Физическая природа колебаний может быть различной, в этой связи различают:

• 
  механические колебания;
  
• 
  электромагнитные колебания;
  
• 
  квантовые;
  
• 
  смешанные (электромеханические).
  

Разные по природе колебания описываю при помощи одинаковых параметров и одинаковых уравнений. Общим подходом исследования механических и электромагнитных колебаний пользовались разные ученые –физики, например, Д.У. Рэлеей и А.Г. Столетов, П.Н. Лебедев.