Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья



ФИЗИКА, ГРУППА № 26, 22.10.2020 г.



ФИЗИКА, ГРУППА № 26, 22.10.2020 г.

Занятие № 18

Тема: Условия возникновения свободных колебаний.

Цель: рассмотреть пружинный маятник и условия возникновения свободных колебаний.

 

План:

 1. Пружинный маятник.

 2. Условия возникновения свободных колебаний.

 

 

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Пружинный маятник - это груз, прикрепленный к пружине, массой которой можно пренебречь.

Пружинный маятник – это колебательная система, состоящая из материальной точки и пружины.

Пока пружина не деформирована, сила упругости на тело не действует. В пружинном маятнике колебания совершаются под действием силы упругости (F упр.).

 

Есть горизонтальный пружинный маятник, колеблющийся вдоль гладкого горизонтального стержня под действием силы упругости пружины.

Если немного сместить шарик из положения равновесия (рис. а) вправо, то согласно закону Гука возникнет деформация пружины (рис. б), и на шарик начнет действовать Fупр. со стороны пружины. Если отпустить шарик, то под действием Fупр, увеличивая свою скорость, он начнет двигаться с ускорением влево.

Fупр. будет убывать, так как деформация пружины уменьшается.

Когда шарик достигнет положения равновесия, его скорость станет максимальной, а Fупр. пружины станет равной нулю, следовательно, согласно второму закону Ньютона станет равным нулю и ускорение шарика.

Не останавливаясь в положении равновесия, шарик по инерции будет продолжать двигаться влево. Пружина при этом сжимается, в результате вновь появляется Fупр, направленная уже вправо и тормозящая движение шарика (рис. в).

Скорость шарика будет уменьшаться до тех пор, пока в крайнем левом положении шарика не обратится в нуль. После этого шарик начнет ускоренно двигаться вправо. Fупр убывает и в положении равновесия опять обращается в нуль.

Но шарик уже успевает приобрести скорость и, следовательно, по инерции продолжает двигаться вправо.

Это движение приводит к растяжению пружины и появлению Fупр, направленной влево.

Движение шарика тормозится до полной остановки в крайнем правом положении, после чего весь процесс повторяется сначала.

 

Влияние силы сопротивления.

Если бы не существовало трения, то движение маятника не прекратилось бы никогда. Однако трение и сопротивление воздуха препятствуют движению маятника. Направление силы сопротивления все время противоположно направлению скорости. Размах колебаний маятника постепенно будет уменьшаться до тех пор, пока движение не прекратится.

 

Чтобы в системе могли возникнуть свободные колебания, должны выполняться два условия:

 

Во-первых, при выведении тела из положения равновесия в системе должна возникать сила, направленная к положению равновесия (возвращающая сила), т.е. стремящаяся возвратить тело в положение равновесия.

Именно так действует в рассмотренной нами системе пружина: при перемещении шарика и влево, и вправо Fупр направлена к положению равновесия.

 

Во-вторых, трение в системе должно быть достаточно мало, иначе колебания быстро затухнут. Незатухающие колебания возможны лишь при отсутствии трения.

 

Основная литература по теме урока:                                                                                                        

1) Учебник «Физика 11» Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, М. «Просвещение» 

2) интернет ресурсы 

 

Домашнее задание: изучить материал, сделать краткий конспект, ответить на вопрос:

Какими свойствами должна обладать система для того, чтобы в ней могли возникнуть свободные колебания?

Задание скидывать в группу

26 гр. https://vk.com/club194179937

 

 
  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.