Коливальний рух

Коливальний рух

Коливальний рух є одним з найпоширеніших у природі видів руху, і всі ми його неодноразово спостерігали. Коливаються: гойдалка; гілки й листя дерев на вітрі; під дією вітру коливаються висотні будинки;автомобіль на ресорах під час руху; струни музичних інструментів; маятник заведеного годинника; голосові зв’язки людини, коли видають звуки.

Розглянемо коливання кульки на нитці.

Яка особливість цього виду руху? (Цей рух повторюється через певний інтервал часу).

Механічні коливання – це рух під час якого положення тіла і швидкість точно або приблизно повторюються через певний час.

Характеристики коливального руху

Як і кожен вид руху коливальний рух має свої характеристики. Повернемося до досліду з кулькою. Ми бачимо, що вона відхиляється на деяку максимальну відстань.

Це відхилення називають амплітудою.

Амплітуда коливань (А) – це максимальне відхилення тіла від положення рівноваги.

Одиницею вимірювання є 1 метр.

За одне повне коливання тіло проходить шлях рівний чотирьом амплітудам: $l=4A$

Період коливань Т – час за який тіло здійснює одне повне коливання.

$T=\frac{t}{N}$, Т - період коливань (с), t - час коливань (с), N - кількість коливань.

Частота коливань $\nu$ - кількість коливань за одну секунду. Одиниці вимірювання в системі СІ - герци (Гц)

$\nu=\frac{N}{t}$, $\nu$ - частота коливань (Гц), t - час коливань (с), N - кількість коливань.

Період коливань і частота пов’язані між собою співвідношенням:

$T=\frac{1}{\nu}$

Тобто, чим більший період, тим менша частота і навпаки, чим більша частота, тим менший період.

Виведемо гойдалку зі стану рівноваги та відпустимо та не будемо на неї діяти ніяким чином. Гойдалка почне коливатися. Такі коливання називають вільними.

Якщо гойдалки не торкатися, то через певний час амплітуда її коливань помітно зменшиться, а ще через якийсь час коливання припиняться зовсім.

Коливання, амплітуда яких із часом зменшується, називають затухаючими коливаннями.

Коли ви зафарбовуєте щось олівцем, то олівець під дією вашої руки здійснює вимушені коливання. Ці коливання триватимуть увесь час, поки ви дієте на олівець, і не затухатимуть.

Незатухаючі коливання — це коливання, амплітуда яких не змінюється з часом.

Маятники

Для дослідження та спостереження коливань використовують маятники.

Маятник — це тверде тіло, яке здійснює коливання під впливом притягання до Землі або під впливом дії пружини.

Фізичні маятники – це маятники, які коливаються під впливом притягання до Землі.

Пружинні маятники – це маятники, в яких тіло коливається завдяки дії пружини.

Гойдалка за 1,5 хвилини здійснила 15 повних коливань. Знайдіть період і частоту коливань гойдалки.

Тіло, що коливається, за 4 періоди проходить шлях 16 см. З якою амплітудою коливається тіло.

Які з перелічених коливань є незатухаючими: коливання крил метелика в польоті, коливання гойдалки після випадкового поштовху, коливання судна під час шторму?