Колебательные процессы

Август 11, 2022

Главная
Физика
Колебательные процессы

Содержание

2. Цель лекции – ознакомиться с общими характеристиками колебательных процессов и методами количественного описания гармонических колебаний. Вопросы
3. 23.1.1. Классификация колебательных процессов и их общие характеристики. Колебательные процессы (колебания) – это любые физические процессы,
4. ► по виду зависимости параметров колебаний от времени : – периодические колебания (значения параметров повторяются через
5. Общие характеристики периодических колебаний: Для любой переменной физической величины S при периодических колебаниях справедливо равенство: (23.1)
6. Частота колебаний – это число полных колебаний, совершаемых за единицу времени. (23.2) Единица частоты: Циклическая (круговая)
7. 23.1.2. Линейный гармонический осциллятор. Свободные механические колебания. При гармоническом колебании уравнение (23.1) имеет вид: или осциллограмма
8. Гармонические колебания всегда являются свободными и возникают в системах, имеющих положение устойчивого равновесия. Свободные механические колебания
9. Пружинный маятник – это система, совершающая колебания под действием силы тяжести и силы упругости. При любом
10. Возвращающая (квазиупругая) сила По определению обозначим Получим линейное однородное ДУ второго порядка. решение где − амплитуда
11. Кинематические и динамические характеристики маятника: 1) скорость (23.5) 2) ускорение (23.6) 3) импульс (23.7) 4) сила
12. Графики зависимостей
13. Энергия колебаний маятника: 1) кинетическая (23.9) 2) потенциальная (23.10) Система консервативна, т.е. полная энергия не изменяется!
14. 23.1.3. Свободные электромагнитные колебания. LC – контур. Свободные электромагнитные колебания – это повторяющиеся во времени взаимные
15. По 2-му правилу Кирхгофа: ЭДС самоиндукции по закону Фарадея: где Учтем: Получим обозначим Получим линейное однородное
16. решение (23.12) где − амплитуда колебаний напряжения − собственная частота LC-контура Заряд на обкладках конденсатора: (23.13)
17. Графики зависимостей
18. Энергия колебаний контура: 1) электрического поля (23.15) 2) магнитного поля (23.16) Система консервативна, т.е. полная энергия
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Цель лекции – ознакомиться с общими характеристиками колебательных процессов и методами

количественного описания гармонических колебаний.

Вопросы лекции:

Литература:
БЭУ; Доп. [1, стр. 208-220]; [2, стр. 168-184]

Техническое обеспечение:
Комплект мультимедийных средств обучения.
База данных анимаций физических процессов.

1. Классификация колебательных процессов и их общие характеристики.

2. Линейный гармонический осциллятор. Свободные механические колебания.

3. Свободные электромагнитные колебания. LC – контур.

Слайд 3

23.1.1. Классификация колебательных процессов и их общие характеристики.
Колебательные процессы (колебания)

– это любые физические процессы, повторяющиеся во времени.

Физическая система, участвующая в таких процессах, называется колебательной системой или осциллятором.

► по физической природе колебательной системы:

– механические колебания (повторяющиеся движения тел);

– термодинамические колебания (циклические процессы в макроскопических системах).

Классификация колебательных процессов

– электромагнитные колебания (повторяющиеся изменения электрического и магнитного полей);

Слайд 4

► по виду зависимости параметров колебаний от времени :
– периодические колебания

(значения параметров повторяются через одинаковые промежутки времени);

– непериодические колебания (значения параметров повторяются через разные промежутки времени).

► по характеру внешнего воздействия на колебательную систему:

– свободные колебания (возникают в системе вследствие однократного начального внешнего воздействия);

– вынужденные колебания (возникают в системе вследствие повторяющегося внешнего воздействия).

Особое место среди всех колебательных процессов занимают периодические колебания.

(ограничимся их рассмотрением!)

Слайд 5

Общие характеристики периодических колебаний:
Для любой переменной физической величины S при периодических

колебаниях справедливо равенство:

(23.1)

Т - период колебаний

Период колебаний – это наименьший промежуток времени, по истечении которого, значения физической величины повторяются.

периодическое колебание давления в точке волнового поля звуковой волны.

Пример:

осциллограмма

Слайд 6

Частота колебаний – это число полных колебаний, совершаемых за единицу времени.

(23.2)

Единица частоты:

Циклическая (круговая) частота – это число полных колебаний, совершаемых за 2π секунд.

(23.3)

Единица циклической частоты:

Простейшими периодическими колебаниями являются гармонические колебания.

Слайд 7

23.1.2. Линейный гармонический осциллятор. Свободные механические колебания.
При гармоническом колебании уравнение

(23.1) имеет вид:

или

осциллограмма

амплитуда колебаний

фаза колебаний

ϕ0 - начальная фаза
(в момент времени t =0)

ϕ0 и smax зависят от начальных условий!

ω0 − собственная частота колебаний (характеристическая величина для данной колебательной системы).

Слайд 8

Гармонические колебания всегда являются свободными и возникают в системах, имеющих положение

устойчивого равновесия.

Свободные механические колебания

Механические свободные колебания − это повторяющиеся движения точки (тела или системы тел) относительно положения устойчивого равновесия.

Линейный гармонический осциллятор − это колебательная система, совершающая одномерные свободные колебания.

Механический линейный осциллятор называется маятником. Различают маятники:

► пружинный;

► математический;

► физический.

Слайд 9

Пружинный маятник – это система, совершающая колебания под действием силы тяжести

и силы упругости.

При любом смещении тела равнодействующая F сил тяжести и упругости возвращает маятник в положение равновесия.

положение равновесия

Слайд 10

Возвращающая (квазиупругая) сила
По определению
обозначим
Получим
линейное однородное ДУ второго порядка.
решение
где
−

амплитуда колебаний

− уравнение колебаний маятника (смещение тела)

(23.4)

− собственная частота колебаний

Слайд 11

Кинематические и динамические характеристики маятника:
1) скорость
(23.5)
2) ускорение
(23.6)
3) импульс
(23.7)
4) сила
(23.8)
Из (23.5)
Из (23.6)
и

Слайд 12

Графики зависимостей

Слайд 13

Энергия колебаний маятника:
1) кинетическая
(23.9)
2) потенциальная
(23.10)
Система консервативна, т.е. полная энергия не изменяется!
(23.11)
закон

сохранения энергии

Слайд 14

23.1.3. Свободные электромагнитные колебания. LC – контур.
Свободные электромагнитные колебания –

это повторяющиеся во времени взаимные превращения электрического и магнитного полей.

аналогично

Слайд 15

По 2-му правилу Кирхгофа:
ЭДС самоиндукции по закону Фарадея:
где
Учтем:
Получим
обозначим
Получим
линейное однородное

ДУ второго порядка.

Слайд 16

решение
(23.12)
где
− амплитуда колебаний напряжения
− собственная частота LC-контура
Заряд на

обкладках конденсатора:

(23.13)

где

Ток отстает по фазе от напряжения:

(23.14)

где

Слайд 17

Графики зависимостей

Слайд 18

Энергия колебаний контура:
1) электрического поля
(23.15)
2) магнитного поля
(23.16)
Система консервативна, т.е. полная энергия

не изменяется!

(23.17)

закон сохранения энергии

Колебательные процессы

Содержание

Цель лекции – ознакомиться с общими характеристиками колебательных процессов и методами

23.1.1. Классификация колебательных процессов и их общие характеристики. Колебательные процессы (колебания)

► по виду зависимости параметров колебаний от времени :– периодические колебания

Общие характеристики периодических колебаний:Для любой переменной физической величины S при периодических

Частота колебаний – это число полных колебаний, совершаемых за единицу времени.

23.1.2. Линейный гармонический осциллятор. Свободные механические колебания. При гармоническом колебании уравнение

Гармонические колебания всегда являются свободными и возникают в системах, имеющих положение

Пружинный маятник – это система, совершающая колебания под действием силы тяжести

Возвращающая (квазиупругая) силаПо определениюобозначим Получимлинейное однородное ДУ второго порядка.решениегде −

Кинематические и динамические характеристики маятника:1) скорость(23.5)2) ускорение(23.6)3) импульс(23.7)4) сила(23.8)Из (23.5)Из (23.6)и

Графики зависимостей

Энергия колебаний маятника:1) кинетическая(23.9)2) потенциальная(23.10)Система консервативна, т.е. полная энергия не изменяется!(23.11)закон

23.1.3. Свободные электромагнитные колебания. LC – контур. Свободные электромагнитные колебания –

По 2-му правилу Кирхгофа:ЭДС самоиндукции по закону Фарадея:где Учтем:Получимобозначим Получимлинейное однородное

решение(23.12)где − амплитуда колебаний напряжения − собственная частота LC-контураЗаряд на

Графики зависимостей

Энергия колебаний контура:1) электрического поля(23.15)2) магнитного поля(23.16)Система консервативна, т.е. полная энергия

Похожие презентации

23.1.1. Классификация колебательных процессов и их общие характеристики.
Колебательные процессы (колебания)

► по виду зависимости параметров колебаний от времени :
– периодические колебания

Общие характеристики периодических колебаний:
Для любой переменной физической величины S при периодических

23.1.2. Линейный гармонический осциллятор. Свободные механические колебания.
При гармоническом колебании уравнение

Возвращающая (квазиупругая) сила
По определению
обозначим
Получим
линейное однородное ДУ второго порядка.
решение
где
−

Кинематические и динамические характеристики маятника:
1) скорость
(23.5)
2) ускорение
(23.6)
3) импульс
(23.7)
4) сила
(23.8)
Из (23.5)
Из (23.6)
и

Энергия колебаний маятника:
1) кинетическая
(23.9)
2) потенциальная
(23.10)
Система консервативна, т.е. полная энергия не изменяется!
(23.11)
закон

23.1.3. Свободные электромагнитные колебания. LC – контур.
Свободные электромагнитные колебания –

По 2-му правилу Кирхгофа:
ЭДС самоиндукции по закону Фарадея:
где
Учтем:
Получим
обозначим
Получим
линейное однородное

решение
(23.12)
где
− амплитуда колебаний напряжения
− собственная частота LC-контура
Заряд на

Энергия колебаний контура:
1) электрического поля
(23.15)
2) магнитного поля
(23.16)
Система консервативна, т.е. полная энергия