7. Колебания, волны

Теория:

1.1. Физические термины и классификация колебаний, волн

1.2. Формулы для колебаний и волн

Практика:

2.1. Самостоятельная работа.

2.2. Ответы

2.3. Подробное решение.

2.4. Задания на сайте "Решу ОГЭ" (Проверь себя!).

2.5. Ответы к "Проверь себя"

1.1. Физические термины и классификация колебаний, волн

Колебание - это движение, которое периодически повторяется около точки равновесия.

Виды колебаний по физической природе:

1. Механические - колеблется материя.

Маятник - это система, в которой физическое тело колеблется. Осциллятор - это колеблющееся тело. Математический маятник - это материальная точа подвешенная на нерастяжимой, неупругой нити. Пружинный - это тело подвешенное на пружину при малых деформациях, масса которой пренебрежимо мала относительно массы тела. Физический - это любое абсолютно неупругое тело.

2. Электромагнитные - колеблется электрическое и магнитное поле. Колебательный контур - это совокупность катушки и конденсатора, в которых возникают электромагнитные колебания.

Основные характеристики механических колебаний:

1. Амплитуда - это максимальное смещение от точки равновесия (A, x₀). СИ: [x₀]=1м.

2. Период - это время одного полного колебания, когда тело проходит одну и туже точку дважды (T). [T]=1с (секунда).

3. Частота - количество колебаний за одну секундe (ν). СИ: [ν]=1 Гц (Герц)=1с^-1 (секунда в минус первой степени)

4. Фаза - это состояние колебательной системы, которая характеризуется определенным положением тела s(t) и направлением движения (φ). [φ]=1рад (радиан)

5. Циклическая частота (по определению угловая скорость при вращениях за один оборот) - это число колебаний, совершаемых за 2π секунд (ω₀). СИ: [ω₀]=1 рад/c (радиан в секунду). Как, проще запомнить: по определению угловая скорость это ω=∆φ/∆t, где ∆φ - изменение угла, ∆t - изменение времени. Угловая скорость за один полный оборот 360 град. или 2π рад.: ω=2π/T, где T - время одного оборота. Формулы для циклической частоты точно такая же, поэтому ω₀=2π/T=2πν=2πN/t, если подставить 2π вместо t, то слагаемые 2π/2π сокращаются и получается, что ω₀=N за t=2π (с).

Виды колебаний по характеру взаимодействия с окружающей средой:

1. Вынужденные - колебание возникающие из-за внешней периодической силы.

2. Свободное - колебание происходящее за счет внутренних сил и переданной начальной энергии.

Виды колебаний по функции смещения s(t):

1. Гармонические - по закону синуса и косинуса s(t)=x*sin(ω)

2. Линейные - по функции линий s(t)=±|x| /\/\/\/\/\

3. Модульные - в виде двоичного кода: -_-_-_-

Виды колебаний по изменению энергии:

1. Затухающие - механическая энергия и амплитуда маятника убывает из-за внешнего взаимодействия или сил трения.

2. Незатухающие - механическая энергия маятника и амплитуда не меняются.

Резонанс - это резкое возрастание амплитуды колебаний тела, если собственная частота колебаний тела совпадает с частотой колебаний внешней силы.

Волна - это колебание среды, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью без переноса вещества.

Виды волн: механические (звуковые - воздух при н.у.V=330м/с), электромагнитные (свет в вакууме V=3*10⁸м/с).

Длина волны - это расстояние между двумя одинаковыми фазами смещения (λ ). СИ: [λ ]=1 м

Эхо - это явление отражения звуковой волны. S- расстояние между источником звука и предметом, t - время движения звуковой волны, v - скорость звуковой волны. S=(vt)/2; t=(2S)/v; v=(2S)/t

Виды волн по распространению:

1. Продольная – это волна, у которой частицы среды колеблются вдоль скорости ее распространения.