Menu
31.05.2015 Соломон 5 комментариев

У нас вы можете скачать книгу Физика. 9 класс. Учебное пособие В. В. Белага, И. А. Ломаченков, Ю. А. Панебратцев в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Резонанс в акустике 50 Ультразвук и инфразвук в природе и технике 52 Подведём итоги 54 4. Индукция магнитного поля 56 Магнитный поток 58 Электромагнитная индукция 60 Переменный электрический ток 62 Электромагнитное поле 64 Электромагнитные колебания 66 Электромагнитные волны 68 Практическое применение электромагнетизма 70 Подведём итоги 72 5.

Источники света 74 Распространение света в однородной среде 76 Отражение света 78 Плоское зеркало 80 Преломление света 82 Изображение, получаемое с помощью линзы 86 Глаз как оптическая система 88 Оптические приборы 92 Подведём итоги 96 6.

Методы определения скорости света 98 Разложение белого света на цвета. Дисперсия света Интерференция волн Интерференция и волновые свойства света Дифракция света Электромагнитная природа света Подведём итоги 7. Опыты с катодными лучами. Найдите подходящий для Вас курс. Курсы курсов повышения квалификации от 1 руб. Курсы курса профессиональной переподготовки от 6 руб. Курсы 25 курсов дополнительного образования от 1 руб.

Выберите документ из архива для просмотра:. Скачать материал целиком можно бесплатно по ссылке внизу страницы. Тимошенко Нурия Махамат-Галиевна Физика 9 класс Рабочие программы. Практикум по решению нестандартных задач повышенной сложности ЕГЭ Не нашли то что искали? При этом с увеличением угла а величина проекции уменьшается. Траекторию движения снарядов на старинных гравюрах изображали так, как показано на рисунке А. До работ Тартальи её считали состоящей из двух прямолинейных участков и одного криволинейного участка.

Это неудивительно, так как в реальной жизни с учётом сопротивления воздуха траектория такого движения уже не является параболой, а выглядит так, как изображено на рисунке Б сплошной линией. О Куда направлена мгновенная скорость тела при его движении по окружности. О Куда направлено ускорение тела при его движении по окружноаи и как вычислить его значение.

О Что такое касательная к окружности? О Как найти скорость, ускорение и перемещение при равнопеременном движении? Согласно второму закону Ньютона направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей всех сил, действующих на тело.

Сообщим шарику, лежащему на столе и закреплённому на нити, начальную скорость в направлении, перпендикулярном нити. Он начнёт двигаться по окружности. Сила тяжести, действующая на него, уравновешивается силой упругости стола, а сила трения качения мала, и ею можно пренебречь.

Получается, что сила, обусловливающая движение шарика по окружности, — сила упругости нити, направленная по радиусу окружности. Поэтому ускорение должно быть направлено так же, т. Рассмотрим такое движение при постоянной по модулю скорости. Как направлен вектор мгновенной скорости?

Для ответа на этот вопрос представим себе движение некоторого тела, закреплённого на верёвке и раскрученного в горизонтальной плоскости. Если верёвка оборвётся, то тело начнёт двигаться по прямой. Эта прямая — касательная к окружности, являющейся траекторией движения тела. При этом направление движения тела совпадает с направлением скорости тела в момент разрыва верёвки.

Таким образом, мгновенная скорость тела в любой точке траектории направлена по касательной к траектории в этой точке. Значит, такое движение является движением с ускорением. Рассмотрим движение тела по окружности радиуса R. Обозначим скорость тела в точке А через а его скорость в точке В через iTg. Поэтому направление вектора ускорения должно совпадать с направлением вектора, равного разности векторов скоростей: Для того чтобы изобразить вектор, являющийся разностью двух векторов, используют правило треугольника.

Сначала векторы изображают исходящими из одной точки при этом перемещать их можно только при помощи параллельного переноса. Затем проводят отрезок так, чтобы получился треугольник. Из рисунка видно, что вектор Av и, следовательно, вектор а направлены внутрь окружности.

Для того чтобы понять, как направлено ускорение в определённой точке траектории, представим, что промежуток времени от момента нахождения тела в точке А до момента, когда тело стало находиться в точке В, становится всё меньше и меньше. Тогда точки А и В стягиваются в одну точку А. Получается, что ускорение тела, движущегося по окружности с постоянной по модулю скоростью, направлено по радиусу окружности к её центру.

Следовательно, 1 ОА, Vn J. Именно с такой скоростью космические корабли достигли Луны, Венеры и Марса. Высоты полёта искусавенных спутников над Землёй различны — от км до нескольких десятков тысяч километров.

Искусственные спутники выводятся на орбиты с помощью управляемых многоступенчатых ракет-носителей, которые от старта до некоторой расчётной точки в пространстве движутся благодаря тяге, развиваемой реактивными двигателями. После достижения ракетой расчётной скорости по величине и направлению работа реактивных двигателей прекращается; это так называемая точка выведения спутника на орбиту. Запускаемый космический аппарат, который несёт последняя ступень ракеты, автоматически отделяется от неё и начинает движение по некоторой орбите относительно Земли и становится искусственным небесным телом.

О Что такое гравитация и какую роль она играет во Вселенной. О Как формулируется закон всемирного тяготения? Даже после того как теория тяготения Эйнштейна получила признание в научном мире, предпринимались попытки построения теории гравитации, основанной на других принципах.

Однако всякий раз оказывалось, что именно теория Эйнштейна подтверждается астрономическими наблюдениями и экспериментальными проверками. Это понятие используется и тогда, когда хотят сказать о самом большом объекте реального мира, который можно наблюдать и изучать. Все тела Вселенной, доступной для наблюдения, подчиняются закону всемирного тяготения. Фундаментальное свойство всех тел притягиваться друг к другу называют всемирным тяготением или гравитацией от лат. Свойство гравитации связано с массой тела.

Попытки понять и описать математически законы гравитации предпринимались физиками и до Ньютона. Очень важный результат был получен английским учёным Робертом Гуком, который в г. Одним из самых выдающихся открытий в физике стало объяснение природы гравитации, которое впервые было дано в общей теории относительности Альбертом Эйнштейном.

Общая теория относительности, опубликованная в гг. Можно сказать, что теория относительности Эйнштейна произвела в науке революционный переворот.

Силы гравитационного притяжения силы тяготения между окружающими нас телами обычных размеров чрезвычайно малы. Отметим также, что силы гравитации между двумя заряженными частицами намного меньше сил их электрического притяжения или отталкивания. Но именно силы гравитационного притяжения между нейтральными атомами водорода на ранней стадии развития Вселенной привели к образованию звёзд. По мере увеличения массы силы притяжения между телами становятся всё более заметными и при переходе к масштабам небесных тел они начинают играть главную роль и достигают огромных величин.

Именно благодаря гравитации отдельные небесные тела организуются в системы. Размеры таких систем различны: Считается, что гравитация лежит в основе структуры Вселенной. Солнечной системой называют систему небесных тел, состоящую из самого Солнца, а также планет, спутников планет, комет, метеорных тел и космической пыли. Все тела Солнечной системы движутся в области преобладающего гравитационного влияния Солнца.

По физическим характеристикам большие планеты Солнечной системы разделяют на внутренние Меркурий, Венера, Земля, Марс и внешние планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. В настоящее время Плутон, который ранее считали девятой планетой, астрономы не считают планетой Солнечной системы. Закон всемирного тяготения даёт возможность вычислить массы планет и их спутников, объяснить такие явления, как приливы и отливы в океанах, а также понять многие другие явления.

Именно благодаря закону всемирного тяготения стало возможным открытие Нептуна и Плутона сначала при помощи теоретических вычислений. И только позже эти открытия были подтверждены астрономическими наблюдениями.

Была вычислена её орбита и составлена таблица положений этой планеты на много лет вперёд. Однако проверка этой таблицы на основе астрономических наблюдений показала, что её данные не совпадают с реальными. Была выдвинута гипотеза, что отклонение в движении Урана вызвано притяжением неизвеаной планеты, находящейся от Солнца ещё дальше, чем Уран.

Анализируя данные, англичанин Джон Адамс и француз Урбен Леверье вычислили положение гипотетической планеты на небе. По просьбе Леверье немецкий астроном Иоганн Галле занялся проверкой гипотезы, и 28 сентября г. Галле, направив телескоп на указанное место, обнаружил новую планету, которую назвали Нептуном.

Подобным образом 14 марта г. В общем случае под силой тяжести можно понимать силу, создаваемую тяготением массивного тела, и поэтому имеет смысл говорить о силе тяжести на других планетах. При этом можно рассчитать и ускорение свободного падения вблизи поверхности других планет, зная массу планеты и её радиус: GM Гелиоцентрическая система Коперника впервые дала возможность определить относительные расстояния планет от Солнца и от Земли.

После изобретения Галилеем телескопа появилась возможность изучения физических характеристик космических тел, входящих в Солнечную систему.

Галилей направил изготовленный им маленький телескоп на Луну, Венеру, Юпитер и Сатурн и сделал ряд поразительных для его эпохи открытий. Наблюдая солнечные пятна, Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Во Вселенной еаь объекты, являющиеся источниками колоссальной гравитации: Такими объектами являются, например, белые карлики и нейтронные звёзды сверхплотные оаатки некоторых звёзд.

Ещё больше сила тяготения вблизи объектов, называемых чёрными дырами. Притяжение этих небесных тел так велико, что они не испускают даже собственный свет, т. О Какие процессы происходят во Вселенной в результате действия сил тяготения?

От чего зависит сила гравитационного притяжения? J При движении по окружности мгновенная скорость тела в любой точке траектории направлена по касательной к траектории в этой точке, а ускорение тела, дви-жущегося с постоянной по модулю скоростью, направлено по радиусу окружности к её центру.

О Движение по окружности характеризуется периодом и частотой обращения. Согласно закону всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

J Фундаментальное свойство всех тел притягиваться друг к другу называют всемирным тяготением или гравитацией. Установлено, что гравитация — это основа структуры самой Вселенной. О Объясните, почему прыжок с разбега всегда будет дальше, чем прыжок с места.

О Влияет ли на происходящие дорожно-транспортные проише-ствия сила притяжения, действующая согласно закону всемирного тяготения между автомобилями? Ответ обоснуйте, д Можно ли утверждать, что человек притягивает Землю с такой же силой, с которой Земля притягивает человека?

Каждая частица вещества, в котором распространяется волна, должна сообщать своё движение не только ближайшей частице О Что такое колебательные движения. Q Что такое колебательная сиаема. Q Что такое свободные и вынужденные колебания. Q Что такое пружинный маятник. Q Что такое неравномерное движение? О Как формулируется закон Гука? Q Какие системы называют замкнутыми? В жизни мы часто наблюдаем движения, которые повторяются с течением времени.

Вы уже знакомы с одним из примеров повторяющегося движения — движением по окружности. Наблюдая за движением маятника часов, движением качелей, колебаниями струн музыкального инструмента и т.

Однако в некоторых случаях отклонения от совершенно точного повторения настолько малы, что ими можно пренебречь и считать движение периодическим. Механическое движение, которое совершает, например, маятник часов или тело, подвешенное на пружине, называют колебательным. Отличительной особенностью такого движения является то, что оно может совершаться без воздействия периодических внешних сил. Так, например, если толкнуть качели, они будут продолжать раскачиваться некоторое время без нашего воздействия на них.

Первоначально была совершена механическая работа, в результате качели отклонились от положения равновесия и их потенциальная энергия увеличилась. Под действием силы, возвращающей качели в положение равновесия, они могут совершать колебательные движения.

Колебания, происходящие только за счёт начального запаса энергии, называют свободными колебаниями. В отличие от свободных колебаний, вынужденные колебания происходят в случае, когда на тело или совокупность тел периодически действует некоторая внешняя сила. Примером вынужденных колебаний может служить такое движение качелей, когда их постоянно раскачивают.

В колебательной системе всегда присутствует сила, которая возвращает тело в положение равновесия. В качестве одной из простейших колебательных систем рассмотрим пружинный маятник. Эта система состоит из грузика, пружины, стойки, к которой прикреплён левый конец пружины, и стержня, вдоль которого может двигаться груз практически без трения. Масса пружины много меньше массы груза, поэтому массой пружины пренебрегают. Рассмотрим физическую установку, состоящую из пружины и прикреплённого к ней шарика с отверстием.

Шарик может скользить по проходящему через отверстие гладкому стержню. При этом возникающее трение настолько мало, что при изучении движения шарика им можно пренебречь. Пока пружина не деформирована, сила упругости на тело не действует. Сила тяжести уравновешена силой реакции опоры. Поэтому груз находится в положении равновесия. Направим ось ОХ вдоль стержня, выбрав в качестве начала отсчёта точку, определяющую данное положение шарика. При этом сила упругости, скорость шарика и его ускорение равны нулю.

Выведем груз из положения равновесия, растянув пружину на некоторое расстояние А. Если груз отпустить, то под действием этой силы он начнёт двигаться к положению равновесия. При этом в точке наибольшего растяжения пружины шарик будет обладать максимальным ускорением, так как сила упругости в этой точке максимальна. Направление силы упругости и направление вызванного ею ускорения совпадают с направлением скорости груза.

Поэтому по мере приближения к положению равновесия его скорость всё время возрастает, достигая своего максимального значения. В положении равновесия сила упругости равна нулю и, следовательно, равно нулю и ускорение. Далее тело продолжает своё движение по инерции.

Пружина сжимается, и в ней опять возникает сила упругости, которая направлена вправо, к положению равновесия. В крайнем левом положении сила упругости максимальна и направлена к положению равновесия. Поэтому сразу после остановки тело вновь начнёт движение. Груз снова пройдёт положение равновесия, но уже слева направо и опять отклонится от него на расстояние А, т.

Таким образом, груз совершит одно полное колебание. Одно из основных свойств всех колебательных систем заключается в том, что возникает периодически изменяющаяся сила, пропорциональная смещению тела, возвращающая систему в положение устойчивого равновесия.

В пружинном маятнике колебания совершались под действием внутренней силы — силы упругости. Следовательно, свободные колебания — это колебания, происходящие под действием внутренних сил. О Что такое колебательная система?

О Что такое свободные и вынужденные колебания? О Что такое пружинный маятник? Q Что такое математический маятник. Q Что такое период и частота колебаний. О Что такое амплитуда колебаний. О Как выглядит график колебательного движения.

Q Что такое колебательная система? О Что такое равнодействующая сила? О Правило параллелограмма для суммы векторов. О Что такое период и частота обращения и как они связаны между собой? Генрих Рудольф Герц — i Выдающийся немецкий физик. I Его работы сыграли огромную j роль в развитии науки и техники I и положили начало изобретению I беспроволочного телеграфа, I радио и телевидения.

Любая из этих систем способна совершать свободные колебания около положения равновесия. У всех этих колебательных систем возвращающая сила возникает в результате действия силы тяжести. Такие системы называют физическими маятниками.

Это грузик малого размера, подвешенный на длинной тонкой нити. В математическом маятнике пренебрегают массой нити и считают нить нерастяжимой. Также считают, что масса математического маятника — это только масса грузика, а силы упругости действуют только со стороны нити.

В данном случае колебательной системой является нить, подвешенное на ней тело, штатив, на котором нить закреплена, и Земля. На покоящийся грузик, подвешенный на нити, действуют две силы: Если отклонить маятник от положения равновесия, то силы тяжести и упругости будут напряжены под углом друг к другу, а их равнодействующая F уже не будет равна нулю.

Действительно, равнодействующая сила равна векторной сумме всех сил, действующих на тело: Так как складываемые векторы направлены не вдоль одной прямой, их сумму можно найти по правилу параллелограмма.

Под действием силы F маятник начнёт двигаться к положению равновесия. По инерции груз пройдёт положение равновесия и отклонится от него в другую сторону. Дойдя до своего крайнего положения, маятник под действием равнодействующей сил начнёт вновь двигаться к положению равновесия. Пройдя его, он опять отклонится. Далее процесс будет повторяться. Время, за которое совершается одно полное колебание, называют периодом колебаний.

Обозначается период колебаний буквой Т и в СИ измеряется в секундах. На практике период колебаний можно измерить при помощи часов или секундомера.

Частота колебаний — это число колебаний в единицу времени. Обозначается частота колебаний греческой буквой V. Тогда за секунду такой маятник совершит пять колебаний, т. Единицей частоты колебаний является одно колебание в секунду, т. Ещё одной характеристикой колебательного движения является амплитуда колебаний — наибольшее по модулю смещение тела от положения равновесия. Обозначается амплитуда колебаний буквой А и измеряется в единицах длины — метрах, сантиметрах и т.

Зависит амплитуда колебаний от того первоначального толчка или отклонения, при помощи которого маятник был приведён в движение. Дело в том, что для малых амплитуд эти длины практически совпадают. Вычерченная на ленте за некоторый промежуток времени кривая будет выглядеть так, как показано на рисунке. Амплитуде колебаний здесь будет соответствовать расстояние а, которое показывает наибольшее отклонение кривой от прямой d, соответствующей состоянию равновесия маятника.

Расстояние Ъ соответствует расстоянию, на которое переместится бумажная лента за время, равное периоду колебаний воронки. О Что такое математический маятник?

Q Что такое период и частота колебаний? Q Что такое амплитуда колебаний? Q Как выглядит график колебательного движения? О От чего зависит период колебаний математического маятника. О Как вычислить период колебаний математического маятника. О Что такое пружинный и математический маятники?

О Каковы основные характеристики колебательного движения? О Чему равно центростремительное ускорение? Интересно то, что период колебаний Галилей определял, пользуясь собственным пульсом. Эти наблюдения побудили Галилея приступить к исследованиям, результаты которых имели огромное теоретическое и практическое значение. Наблюдения и опыты с математическим маятником позволили установить две закономерности: Если отклонять маятник на различные но не слишком большие углы и затем отпускать, то он будет колебаться с одинаковым периодом, хотя и с разными амплитудами, т.

Если при одной и той же длине маятника подвешивать грузы различной массы, период колебаний будет один и тот же. Следовательно, период колебаний маятника не зависит от массы груза. Таким образом, мы наблюдаем ускоренное движение, при котором? Для количественного описа- i ния такого движения элементарных знаний механики и математики уже недостаточно.

Поэтому для упрощения мы поступим следующим образом. Предположим, что маятник колеблется так, чтобы нить маятника описывала конус и груз двигался по окружности. При этом чем меньше угол отклонения, тем ближе будут значения периодов. Поэтому для вывода формулы периода колебаний математического маятника можно воспользоваться результатом, полученным для конического маятника.

Для этого надо взять два одинаковых маятника и заставить один из них колебаться в вертикальной плоскости, а другой вращаться по конусу. Период обращения маятника по конусу будет таким же, что и период колебания в одной плоскости. Период обращения конического маятника равен отношению длины описываемой грузом окружности к значению его скорости: При малых отклонениях маятника h v I.

Следовательно, для малых углов можно записать: Именно в таком виде записывается формула периода колебаний математического маятника. Зависимость периода колебаний маятника от ускорения свободного падения позволяет опытным путём определить значение g. По изменению значения g на одной и той же географической широте можно судить о наличии месторождений полезных ископаемых.

Подобные измерения позволили открыть Курскую магнитную аномалию. Можно оценить, сколько ударов пульса мог отсчитать Галилей за один период колебаний, если из-веано, что длина цепи, на которой была подвешена люстра в Пизанском соборе, приблизительно составляет 49 м.

Оценки показывают, что период колебаний такого маятника составляет около 14 с. Если предположить, что сердце бьётся с частотой 60 ударов в минуту, то это число составит 14 ударов. О От чего зависит период колебаний математического маятника? О Как вычислить период колебаний математического маятника?

О Какие колебания называются гармоническими. Q Что представляет собой график гармонических колебаний. О Какие превращения энергии происходят при колебаниях маятника. О Что такое затухающие колебания. О Какие силы действуют на грузы при колебаниях пружинного и математического маятников?

Q Как выглядит графическое изображение колебательного движения? О Что такое потенциальная и кинетическая энергии? О Как формулируется закон сохранения энергии? С помощью математических преобразований можно получить формулу для периода колебаний пружинного маятника: Этот вид колебаний является основным для дальнейшего изучения более сложных колебательных систем.

Вы уже знаете, что если пренебречь силой трения, то на груз пружинного маятника будет действовать сила упругости пружины. Она согласно закону Гука зависит от коэффициента жёсткости пружины k, пропорциональна смещению т.

Обозначим через х величину смещения груза. Хотя перемещение происходит по дуге, но при малых углах отклонения можно не учитывать различия между длиной дуги и величиной смещения. Отношение соответствующих катетов равно отношению гипотенуз, т. I 1 mg Величина во время колебаний не меняется. При этом её направление противоположно направлению смещения груза. Получается, что как для пружинного маятника, так и для математического маятника возвращающая сила направлена в сторону, противоположную смещению, и пропорциональна ему, т.

Колебания, которые происходят под действием силы, пропорциональной смещению колеблющегося тела из положения равновесия и направленной противоположно этому смещению, называют гармоническими.

Конечно, гармонические колебания рассматриваются как модель, так как в реальности всегда присутствуют силы трения и сопротивления среды. Получившуюся кривую называют осциллограммой от лат. А рассмотренный прибор является простейшим осциллографом — прибором для записи колебаний. Бумажная лента равномерно движется в течение некоторого промежутка времени, поэтому можно связать ось времени с направлением её движения. Проведя ось времени через точки, соответствующие прохождению грузом положения равновесия, мы получим график зависимости координаты от времени в гармонических колебаниях.

С помощью графика колебаний можно определить положение тела в любой момент времени. Подробнее вы узнаете об этом в старших классах.

Примем за нулевой уровень отсчёта потенциальной энергии маятника его положение равновесия. Поэтому здесь равна нулю и его полная механическая энергия. Когда маятник отклоняют на высоту h над нижним положением, его потенциальная энергия максимальна и равна — mgh. Когда маятник отпускают, потенциальная энергия переходит в энергию кинетическую, причём в нижней точке траектории, где потенциальная энергия равна нулю, кинетическая энергия максимальна и равна потенциальной энергии в верхней точке: Незатухающие свободные колебания, которые происходили бы в колебательной сиаеме в отсутствие трения, называются собственными колебаниями системы.

Казалось бы, такие колебания не должны затухать. Однако наличие силы трения и силы сопротивления среды приводит к тому, что происходит потеря механической энергии за счёт её превращения во внутреннюю энергию. Такие колебания с уменьшающейся амплитудой называют затухающими. Причём, чем больше силы сопротивления движению, тем быстрее прекращаются колебания.

Если механическая энергия колебательной системы достаточно велика, а трение в ней мало, то колебания с небольшой амплитудой можно считать приблизительно гармоническими.

Полностью пренебречь затуханием можно лишь рассматривая небольшое число колебательных движений. О Какие колебания гармоническими? О Что представляет собой график гармонических колебаний?

О Какие превращения энергии происходят при колебаниях маятника? О Что такое затухающие колебания? Q Что такое вынужденные колебания. О Когда возникает резонанс. Q Какие колебания называются гармоническими? Q Что представляет собой график гармонических колебаний?

Q От чего зависит период и частота колебаний маятника? О Какие силы называют внутренними и внешними? Для того чтобы этого не произошло, обычно качели слегка подталкивают в такт их колебаниям. При этом лёгкого подталкивания качелей в определённые моменты времени оказывается достаточным, чтобы быстро раскачать качели до колебаний с большой амплитудой, а затем поддерживать эти колебания.

Так как колебания затухают вследствие потерь механической энергии, необходимо восполнять эти потери за каждый период колебаний.

Это можно сделать, если воздействовать на колеблющееся тело периодически изменяющейся силой. Например, если подталкивать грузик маятника рукой, он может качаться в течение любого промежутка времени.

Подобным образом обычно качаются на качелях — их подталкивают в такт колебаниям. Колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы, называют вынужденными колебаниями.

Внешнюю периодически изменяющуюся силу, вызывающую эти колебания, называют вынуждающей силой. В отличие от свободных колебаний, которые из-за наличия трения затухают, вынужденные колебания являются незатухающими. Потери энергии в процессе этих колебаний компенсируются поступлением энергии от источника внешней силы. Вынужденные колебания происходят до тех пор, пока действует вынуждающая сила. Кроме того, свободные колебания могут происходить лишь с определёнными частотами и периодами колебаний, которые зависят от характеристик колебательной системы.

Вынужденные колебания совершаются с частотой, равной частоте изменения внешней силы. Выясним, как амплитуда вынужденных колебаний зависит от соотношения между частотой вынуждающей силы и собственной частотой колебательной системы. Подвесим на нитях, прикреплённых к общей перекладине, маятник 1 и маятник 2, имеющий массу существенно больше. Длина нити маятника 1 постоянна, этой длине соответствует вполне определённый период, следовательно, и определённая частота свободных колебаний.

Длину нити маятника 2 можно изменять, подтягивая свободный конец нити, при этом меняется и его собственная частота колебаний. Если привести в движение маятник 2, то он через перекладину будет действовать на маятник 1 с некоторой вынуждающей силой, меняющейся с такой же частотой, с какой колеблется маятник 2.

Если начать уменьшать длину нити маятника 2, начнёт уменьшаться и его период колебаний. Следовательно, частота его колебаний увеличится. При этом увеличится и частота вынуждающей силы, действующей на маятник 1. Опыт показывает, что при этом начнёт увеличиваться амплитуда вынужденных колебаний маятника 1. Увеличение амплитуды будет продолжаться до тех пор, пока длины маятников не станут равными.

Когда длины маятников становятся равными, т. При дальнейшем уменьшении длины маятника 2 частота вынуждающей силы оказывается больше собственной частоты маятника 1 и амплитуда его колебаний уменьшается. На рейку подвешивают несколько маятников разной длины. При этом маятник 1 массивный, а остальные маятники лёгкие. Маятник 1 приводят в движение в плоскости, перпендикулярной рейке. Он будет совершать свободные колебания, периодически действуя с некоторой силой на рейку. Рейка, в свою очередь, будет действовать на остальные маятники, которые начнут совершать вынужденные колебания с частотой колебаний маятника 1.

При этом маятники 2 и 3 останутся почти неподвижными, так как их собственные частоты значительно отличаются от частоты маятника 1, т. Амплитуды маятников 4 и 5 будут больше, а маятники 6 и 7, имеющие ту же длину нити, что и маятник 1, начнут колебаться с очень большой амплитудой, т. Явление резонанса необходимо учитывать на практике.

Резонансные явления могут вызывать необратимые разрушения в различных механических системах, например в неправильно спроектированных моаах. Так, в г. Чтобы предотвратить такие повреждения, строй солдат должен сбивать шаг при прохождении мостов.

Явление резонанса используют, когда с помощью небольшой силы необходимо получить большое увеличение амплитуды колебаний. Например, тяжёлый язык большого колокола можно раскачать, действуя сравнительно небольшой силой с частотой, равной собственной частоте колебаний колокола. О Как колебания няются в среде. О Что такое волны.

О Что такое упругие волны. Q Что такое продольные и перечные волны. О Что собой представляет колебательное движение? О Каково внутреннее строение вещества? Колебательные движения тело совершает, находясь в некоторой среде — в воздухе, воде и т.

Теперь рассмотрим, что же происходит в этом случае, т. Подобные процессы распространения возмущения представляют собой волну. Волны на поверхности воды всем хорошо знакомы.

На поверхности моря, озера или реки часто можно наблюдать рябь, а если дует сильный ветер, то возникают волны. Рассмотрим эти явления подробнее. На поверхность воды в сосуде поместим лёгкий поплавок. Заставив его совершать колебания, мы увидим, что от него по воде идут круги — волны. Таким образом, колебания поплавка передаются сначала частицам среды и далее от одних частиц среды к другим.

Это обусловлено тем, что соседние частицы среды взаимодействуют между собой. Если один конец пружины закрепить, а другой слегка сжимать и отпускать, то по пружине будет распространяться волна. При сжатии пружины возникает сила упругости, которая заставляет витки пружины разжиматься. В этом месте пружины возникает разрежение. При ритмичном воздействии витки, подобно маятнику, колеблются возле положений равновесия, то сближаясь, то удаляясь друг от друга.

Эти колебания постепенно передаются от витка к витку вдоль всей пружины. Можно наблюдать, как по пружине распространяются сгущения и разрежения витков.

Колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, называют волнами. В обоих рассмотренных примерах причиной, вызвавшей возникновение волны, стали колебания. Мы будем рассматривать только бегущие волны, основное свойство которых заключается в том, что они, распространяясь в пространстве, переносят энергию без переноса вещества. В сосуд с водой, в котором находится поплавок, поместим ещё один поплавок.

После того как первый поплавок начнёт совершать колебания, начнёт колебаться и второй поплавок за счёт энергии, полученной от волны. При этом сам поплавок будет оставаться на месте. Значит, частицы воды не переносятся волной, т. Например, упругими являются бегущие волны, распространяющиеся по пружине или вдоль резинового шнура, один из концов которого прикреплён к стене.

Продольными волнами называются волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны.