Вопрос: Что общего между переменным током и колебанием груза на пружине?
1. Колебания по природе бывают механическими и электромагнитными, а по виду – собственные свободные и вынужденные. Механические колебания являются одним из видов механического движения, их отличием от других видов механического движения является повторяемость. У простых колебаний повторяемость переходит в периодичность. Повторяемость через одинаковые промежутки времени в точности – это периодичность. Периодические колебания являются гармоническими, потому что они совершаются по гармоническому закону – закону синуса или косинуса. Что это значит? Это значит, что величины, описывающие колебания, такие как смещение Х, скорость и ускорение изменяются по величине со временем по закону синуса или косинуса, т.е.
Тело, способное совершать механические колебания, называется маятником. Для маятника характерно положение устойчивого равновесия, которое проходится им при колебаниях поочередно в противоположных направлениях.
Х – смещение – расстояние маятника от положения равновесия в любой момент времени при его колебаниях. . Уравнение гармонического колебания выражает зависимость Х от t по закону синуса, т.е.
А – амплитуда колебаний – это наибольшее смещение; ? – круговая частота колебаний – число колебаний маятника за 2? радиан;
Т – период колебания маятника – время одного колебания; ? – частота колебаний – число колебаний за единицу времени или величина, обратная периоду
Амплитуда, частота, круговая частота и период у гармонических колебаний со временем не изменяются и называются параметрами колебаний, по которым одно колебание отличается от другого.
– фаза колебания;
– фаза в данный момент времени;
– начальная фаза.
– фаза колебания – это угловая мера времени, т.е. время, прошедшее от начала колебаний, выраженное в радианах .
Графиком гармонического колебания является синусоида, являющаяся линией, выражающей графическую зависимость смещения от времени, дается на основании уравнения при , т.е. отчет времени начинается одновременно с началом колебаний.
На практике применяется два вида маятников:
математический – его модель – груз, подвешенный на длинной тонкой нити;
упругий – его модель – груз, подвешенный на пружине.
Эти маятники могут совершать гармонические колебания,
период которых определяется по формуле:
где t – время n-го количества колебаний, n – число колебаний;
для математического: , где l – длина нити; g – ускорение свободного падения;
для упругого: , где m – масса маятника; k – коэффициент упругости пружины.

СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩИЙ РАЗДЕЛ