Колебательные движения Теория вероятностей http://www.babysmile.ru/ японские детские товары коляски - купить японскую коляску. Рассмотрим абсолютно твердое тело движения твердого тела вокруг неподвижной оси Законы сохранения Исследование законов колебательного движения

Лабораторные работы по физике

Опыты Франка и Герца.

Эти опыты, проведенные в 1913г. дали прямое доказательство дискретности атомных состояний. Идея опытов заключается в следующем. При неупругих столкновениях электрона с атомом происходит передача энергии от электрона атому. Если внутренняя энергия атома изменяется непрерывно, то атому может быть передана любая порция энергии. Если же состояния атома дискретны, то его внутренняя энергия при столкновении с электроном должна изменяться также дискретно — на значения, равные разности внутренней энергии атома в стационарных состояниях.

КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ.

Основные характеристики гармонического колебания.

Колебательным движением называется процесс, при котором система многократно отклоняясь от своего состояния равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Промежуток времени Т, спустя который процесс полностью повторяется, периодом колебания.

Колебательные движения широко распространены в природе и технике. Качание маятника часов, вибрация натянутой струны, морские приливы-отливы, тепловые колебания ионов кристаллической решетки твердого тела, переменный электрический ток, свет, звук. В зависимости от характера воздействия на колеблющуюся систему различают свободные незатухающие (или собственные) колебания, затухающие вынужденные колебания, автоколебания.

Свободные колебания происходят в системе, предоставленной самой себе после того, как она была выведена из положения равновесия. Простейшим свободным периодическим механическим колебанием является гармоническое колебательное движение точки (тела), при котором зависимость смещения равновесия S от времени t описывается уравнениями:
Warning: require_once(/pub/home/andrekon21/fishelp/e69027293a254dad2c6f576c5395905eb8f3455a/linkfeed.php) [function.require-once]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/fishelp/49.php on line 3

Fatal error: require_once() [function.require]: Failed opening required '/pub/home/andrekon21/fishelp/e69027293a254dad2c6f576c5395905eb8f3455a/linkfeed.php' (include_path='.:/usr/local/php5.2/share/pear') in /pub/home/andrekon21/fishelp/49.php on line 3

Подпись:  Рис.4.1. Зависимости: а) смещения, б) скорости, в) ускорения гармонического колебания от времени.   или ,

А - амплитуда колебаний или максимальное смещение из положения равновесия, >w0 - круговая (циклическая) частота,  - фаза колебаний в момент времени t, j - начальная фаза колебаний или фаза в момент времени t=0. Такие колебания происходят под действием так называемых квазиупругих сил. Квазиупругие силы - это силы, имеющие такую же закономерность, как и сила упругости.

Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам: 1) колебания, встречающиеся в природе и технике, часто имеют характер близкий к гармоническим; 2) различные периодические процессы можно представить как сложение нескольких колебаний.

Через время Т фаза колебания получит приращение > и колебательный процесс повторяется: , откуда . Число полных колебаний в единицу времени есть частота колебаний n, для нее вытекают соотношения . Так как значения синуса и косинуса изменяются в пределах от +1 до -1, S принимает значения от +А до -А.

 

 

Скорость и ускорение при гармоническом колебании.

Скорость гармонического колебания есть первая производная от смещения S по времени t. Пусть , тогда

. Скорость сдвинута по фазе относительно смещения на p/2. Так как максимальное значение косинуса равно 1, максимальное значение скорости равно .

 

Ускорение а гармонического колебания есть первая производная от скорости v по времени t.

. Ускорение сдвинуто по фазе относительно смещения на p. Так как максимальное значение синуса равно 1, то максимальное значение модуля ускорения равно . На рис.4.1. представлены графики зависимости S, v и a от времени. Для удобства изображения начальная фаза принята равной нулю j=0, т.е. .

Связь ускорения и смещения можно получить, если в формуле для множитель > заменить на S, получим .

Сила, действующая на колеблющуюся материальную точку массой m по II закону Ньютона равна

.

Отсюда следует, что сила пропорциональна смещению материальной точки и противоположна ему по направлению, такую силу называют квазиупругой. Согласно полученному выражению для силы можно сказать, гармоническое колебание – это колебание, которое происходит при действии на тело квазигармонической силы.

Так как. >, то  и .

Полученное выражение называют дифференциальным уравнением гармонических колебаний, с точки зрения математики это линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка постоянными коэффициентами. Его решениями являются: > либо    .

Кинетическая энергия материальной точки при гармоническом колебании равна

Потенциальная энергия материальной точки при гармоническом колебании под действием упругой силы, согласно ее определению, равна

Полная энергия колеблющейся точки

Подпись:  
Рис.4.2. Пружинный ма¬ятник.
Полная энергия не зависит от времени. Следовательно, при гармонических колебаниях выполняется закон сохранения механической энергии.

 

 

 

 

 

Основные характеристики динамики вращательного движения. Для описания вращательного движения используются следующие параметры : момент инерции J, момент силы , момент импульса тела. Аналогами их в поступательном движении являются масса m, сила , импульс тела .

Работа и кинетическая энергия при вращательном движении твердого тела. Найдем работу при вращательном движении твердого тела

Гармонический осциллятор. Примеры гармонических осцилляторов. Тела, которые при движении совершают гармонические колебания, называют гармоническими осциляторами. Рассмотрим ряд примеров гармонических осциляторов.

Понятие о волнах. Виды волн. Если какую-либо частицу упругой среды заставить колебаться, то благодаря взаимодействию между частицами, соседние частицы тоже начнут такой процесс вовлечения частиц в колебательное движение будет охватывать со временем все большее число частиц.

Принцип суперпозиции волн. Явление интерференции. Если в среде распространяется одновременно несколько волн, то результирующие колебания частиц среды зависят от воздействия отдельных волн. В линейных средах выполняется принцип суперпозиции согласно которому все параметры результирующего (смещение, скорость, ускорение) равны сумме соответствующих параметров

Волновое уравнение.

Прямой подстановкой можно убедиться, что выражение для плоской волны, распространяющейся вдоль оси х (3.1.5) является решением уравнения . (3.1.10)

Это уравнение называется волновым уравнением.

В случае, когда волна распространяется в произвольном направлении, (3.1.8) есть решение общего волнового уравнения

.  (3.1.11)

Рентгеновская трубка представляет собой эвакуированный баллон с несколькими электродами. Нагревае­мый током катод K служит источником свободных электронов, испускаемых вследствие термоэлектронной эмиссии. Цилиндрический электрод Ц предназначен для  фокусировки электронного пучка. Мишенью является анод A, который называют также  антикатодом. Его делают из тяжелых металлов (W, Сu, Pt и т.д.). Ускорение электронов осуще­ствляется высоким напряжением, создаваемым между като­дом и антикатодом. Почти вся энергия электронов выделяется на антикатоде в виде тепла (в излучение превращается лишь 1—3 % энергии).
Затухающие колебанияе