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

Свободные гармонические колебания

в результате можем записать:
Величину, обратную периоду, называют частотой колебаний:
Частота – это физическая величина, равная количеству полных колебаний которое система совершает за единицу времени. При этом выполняется равенство:

Затухающие колебания

В реальной действительности любые свободные колебания являются затухающими.
Колебания называют затухающими, если их амплитуда в результате энергетических потерь с течением времени уменьшается.
Самым простым механизмом уменьшения энергии в колебательной системе является ее трансформация в тепловую энергию, в результате наличия сил трения.
Формула, которая описывает затухание колебаний, определена свойствами системы, выполняющей движения.
Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний линейной системы можно представить в виде:
Строго говоря, затухающие колебания нельзя отнести к периодическим. К ним нельзя применять понятия:
Иногда при очень малом затухании понятие период используют для обозначения отрезка времени между парой соседних максимумов (минимумов) параметра колебания. В этом случае период затухающих колебаний вычисляют как:
Конечным результатом эволюции колебательной системы с затухающими колебаниями является стремление ее к состоянию равновесия. Данное поведение понятно, поскольку связано с потерей энергетического запаса на совершение работы против сил трения в механической системе.
Колебания - один из самых распространенных видов движения в природе и технике. Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона. Колеблются плоскости и фюзеляж самолета, кузов автомобиля, поршни двигателя.
Колебательные движения происходят и в жизни нашей планеты (землетрясения, приливы и отливы), и в астрономических явлениях. С колебаниями мы встречаемся и в живой природе: биение сердца, движение голосовых связок и тому подобное.
Колебаниями называются физические процессы, точно или приблизительно повторяются через одинаковые интервалы времени.
В зависимости от физической природы различают механические и электромагнитные колебания. Подвесим грузик на нитке, отведем его в сторону от положения равновесия и отпустим. Грузик начнет совершать колебания вблизи положения равновесия, то есть осуществлять периодическое движение. Колебания вблизи положения равновесия осуществляет также грузик, подвешенный на пружине.
Механическими колебаниями называются такие движения тел, при которых через равные интервалы времени координаты движущегося тела, его скорость и ускорение, приобретают исходных значений.
Свободные и вынужденные колебания
Существуют два вида колебательных движений: свободные и вынужденные.
Свободные колебания - это колебания, происходящие в механической системе под действием внутренних сил системы после кратковременного воздействия какой-то внешней силы.
В свободных колебаний относятся, например, колебания маятника, тяжелая на нитке, тяжелая на пружине, чаши весов и т..
Можно дать учащимся еще одна формулировка определения свободных колебаний - энергетическое:
Свободные колебания - это колебания, происходящие исключительно за счет первоначального запаса энергии, переданного системе.
Колебания, возникающие под действием внешних сил и изменяются с течением времени по величине и направлению, называются вынужденными.
Если вы говорите по телефону, то мембрана микрофона колеблется под действием колебаний воздуха, а воздух - под действием колебаний голосовых связок. Колебания мембраны микрофона и колебания воздуха - вынужденные.
Корпуса всех машин и механизмов, работающих, также совершают вынужденные колебания. Вынужденные колебания осуществляет диффузор громкоговорителя.

Современный мир невозможен без гармонических колебаний — любая электромагнитная волна их распространяет. Не было бы телефонов, интернета и других электронных средств. О том, что такое гармонические колебания — в этой статье.
О чем эта статья: