- •Коливаннями називаються рухи або стани, які мають ту
- •Рівняння плоскої хвилі
- •3. 2. Ми встановили, що вільні незгасаючі механічні коливання описуються диференціальним рівнянням:
- •2.Біжуча хвиля переносить енергію.Знайдемо вирази введених фізичних величин для плоскої поздовжньої пружної гармонічної хвилі, що поширюється вздовж осі X :
- •1.Електромагнітна хвиля — процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі.Вони є поперечними хвилями
- •2. Незгасаючі електромагнітні коливання(повна енрг)
- •2. Характеристики коливань
- •2. Диференціальне рівняння згасаючих коливань і його розв’язання
- •1. Процес зміни параметра, який характеризується багаторазовим почерговим зростанням та убуванням параметра в часі, називається коливальним процесом.
- •Аперіодичний процес це процес при якому при зростанні сил опору і частота w стає уявною величиною, тобто фізично означає що коливань не існує.
- •1 Що таке хвильовий вектор ?
- •2 Виведіть диференціальне рівняння ел.Вільних згасаючих коливань.Зпишіть його розвязок при встановленому процесі.Як змінюется амплітуда в таких коливаннях?Намалюйте графік.
- •1 . Які траєкторії виникають при додаванні взаємно перпендикулярних коливань?Наведіть їх графіки.
- •2. Намалюйте векторну діаграму падіння напруги.За допомогою її для амплітуди сили змінного струму.
- •21.2 Ми встановили, що вільні незгасаючі механічні коливання описуються диференціальним рівнянням:
- •22.2.Біжуча хвиля переносить енергію.Знайдемо вирази введених фізичних величин для плоскої поздовжньої пружної гармонічної хвилі, що поширюється вздовж осі X :
- •2. Виведемо диф рівняння для вимушених мех. Коливань
- •2. Виведемо диф рівняння для вимушених мех. Коливань
1.Електромагнітна хвиля — процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі.Вони є поперечними хвилями
2. Незгасаючі електромагнітні коливання(повна енрг)
Незгасаючі вільні електромагнітні коливання, або близькі до них, виникають, коли в контурі без зовнішнього джерела енергії (Е = 0) можна знехтувати омічним опором (R 0). В цьому випадку рівняння незгасаючих електромагнітних коливань буде мати вигляд
,
його розв'язком є
. Сталі
розв'язку qo та знаходяться
з початкових умов, наприклад, якщо
задано величини заряду на конденсаторі
та струму у контурі в деякий момент
часу t.
2. Характеристики коливань
амплітуда
коливань
фаза
коливань,
початкова
фаза,
частота
коливань
,
період
коливань
,
струм у колі
.
Коливання струму випереджають коливання заряду за фазою на /2.
Напруга на обкладках конденсатора
.
Напруга
на соленоїді
,
.
Величини
та
,
що фігурують називаються реактивними
опорами конденсатора та індуктивності
відповідно.
Електрична та магнітна енергії контуру задаються виразами
.
.
Зважаючи
на те, що
,
магнітну
енергію можна записати у вигляді
.
Середні
значення енергій <Wm>
та <Wm> за період
задаються виразами
,
де
середнє значення косинуса є
.
Таким
чином одержимот
,
а
повна енергія буде такою
.
10варіант
1.
Вільні коливання
виконує система, до якої не підводиться
зовні енергія. Якщо при цьому система
не витрачає своєї енергії, то її повна
енергія залишається весь час сталою і
коливання будуть незгасаючими.
X=dx/dt=-Aw0sin(w0t+(фи))=Aw0cos(w0t+(фи)+П/2)
2. Диференціальне рівняння згасаючих коливань і його розв’язання
Усі реальні коливальні системи є дисипативними. Енергія механічних коливань такої системи поступово витрачається на роботу проти сил опору, тому вільні коливання завжди згасаючі – їх амплітуда поступово зменшується.
Для
пружинного маятника масою
,
що здійснює малі коливання під дією
пружної сили
,
сила опору пропорційна до швидкості,
тобто
,
,де
–
коефіцієнт опору.
Другий закон Ньютона для згасаючих коливань має такий вигляд:
Введемо позначення
,
,
де
–
коефіцієнт згасання, а
–
частота з якою здійснювались би вільні
коливання за відсутності опору середовища.
Цю частоту називають власною частотою
системи.
Тоді
другий закон Ньютона можна записати у
вигляді
.
Розв’язок
цього рівняння має вигляд
,
де
-
амплітуда згасаючих коливань, а
–
початкова амплітуда. Амплітуда згасаючих
коливань зменшується з плином часу і
тим скоріше, чим більший коефіцієнт
опору і чим менша маса
коливного
тіла.
Величина
називається
власною циклічною частотою коливань
дисипативної системи.
Графік
залежності
від
часу наведений на рис.
Згасаючі коливання – неперіодичні коливання, бо в них ніколи не повторюються, наприклад, максимальні значення зміщення, швидкості і прискорення. Однак при згасаючих коливаннях величина перетворюється в нуль, змінюючись в один і той самий бік, а також досягає максимальних і мінімальних значень через однакові проміжки часу:
.
Величину
тому
називають періодом згасаючих коливань.
Якщо
і
–
амплітуди двох послідовних коливань,
що йдуть одне за одним через проміжок
часу
,
то відношення
називається декрементом
згасання,
а його натуральний логарифм?
ь– логарифмічний
декремент загасання.
Позначимо
проміжок
часу, протягом якого амплітуда коливань
зменшується в
разів.
Тоді
Звідси
або
.
Коефіцієнт
загасання
є
фізична величина, обернена до проміжку
часу, протягом якого амплітуда зменшується
в
разів.
Час
називається
часом релаксацій.
Нехай
–
кількість коливань, після яких амплітуда
коливань зменшується в
разів.
Тоді
, ?
.
Логарифмічний декремент згасання ? є
фізична величина, обернена до кількості
коливань N,
після закінчення яких амплітуда
зменшується в
разів.
Добротністю
коливальної системи називається
величина
,
яка дорівнює добутку
на
відношення енергії
коливальної
системи в довільний момент часу
до
зменшення цієї енергії за проміжок часу
від
до
:
.
Варіант 11
1.
а=
0cos(
0t+
)
– вираз
прискорення механічних вільних
незгасаючих коливань. Прискорення за
фазою випереджає зміщення на П, а
швидкість на П/2.
2.
=
; виконаємо заміну змінних
; візьмемо частинні похідні функцій:
=f’
=f’;
=f’
=-
;
⇨
=0
і
=0;
знайдемо диф.р-ня 2 порядку:
; :
=
аналогічно для
:
:
=
остаточно маємо рівняння :
=
.
Варіант 12
