Мультимедийная презентация по физике на тему "Динамика периодического движения"
презентация к уроку (4 класс) по теме

Динамика периодического движения

Презентация

Печеркиной С.В. – учителя физики первой кв. категории г.Богданович Свердловской обл.

Движение тел в гравитационном поле

Движение тел по замкнутым орбитам в гравитационном поле Земли является периодическим.

Первая космическая скорость

ПКС – минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли для выведения его на круговую орбиту вокруг Земли. V = 7,9 км/с

Вторая космическая скорость

ВКС – минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли:

V = 11,2 км/с

Форма траектории в зависимости от начальной скорости с поверхности Земли:

Начальная скорость, Vo

Траектория

Vo«V1

Эллипс

Vo=V1

Окружность

V1«Vo«V2

Эллипс

Vo=V2

Парабола

Vo»V2

Гипербола

Свободные (собственные) колебания

Это колебания, происходящие под действием внутренних сил в системе, выведенной из положения равновесия и предоставленной самой себе.

Необходимые условия для возникновения свободных колебаний:

Наличие энергии, избыточной по сравнению с энергией системы в положении устойчивого равновесия;

Наличие инертности;

Работа силы трения в системе должна быть значительно меньше избыточной энергии.

В отсутствии этих условий колебания быстро затухают или не возникают вообще.

Основные характеристики колебаний:

Циклическая частота собственных гармонических колебаний пружинного маятника – wo=√k/m, где k – жесткость пружины, m- масса маятника;

Период свободных колебаний пружинного маятника – T = 2Π√m/k;

Амплитуда колебаний – максимальное отклонение колеблющейся величины от положения равновесия.




Полная механическая энергия

Полная механическая энергия гармонических колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды – Е = k*A2/2

C ростом энергии колебаний возрастает их амплитуда.

Чем жестче пружина (чем больше k), тем меньше амплитуда колебаний.

Затухающие колебания

Затухающие колебания – колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени;

Затухание колебаний обусловлено потерей энергии системы;

Свободные колебаний реальных систем всегда затухают;

Затухание свободных механических колебаний вызывается главным образом трением и возбуждением в окружающей среде упругих волн.

Вынужденные колебания

Вынужденные колебания – колебания, происходящие под действием периодической внешней силы (вынуждающей или возмущающей);

Вынужденные колебания могут возникать как в колебательных системах, т.е. системах, имеющих положение устойчивого равновесия, так и в системах, не обладающих этим свойством;

Например: раскачивания боксерской груши при периодических ударах в неё, движение иглы швейной машины.




Виды равновесия

Устойчивое, если малое внешнее воздействие на систему вызывает малое изменение её состояния (маятник часов, жидкость в U – образной трубке, ареометр в жидкости, дома, мосты, камертон);

Неустойчивое, если система при сколь угодно малом внешнем воздействии выходит из этого состояния и больше не возвращается в него;

Безразличное, если система находится под действием внешней периодической силы (поршень в цилиндре ДВС или паровой машины).

Резонанс

Резонанс – от лат. Resono – откликаюсь;

Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты внешней силы с частотой собственных колебаний системы;

При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колебаниями системы;

Резонансная кривая – график зависимости амплитуды вынужденных колебаний системы от частоты изменения внешней силы.

Применение резонанса

В вибромашинах в горнодобывающей промышленности;

При разработке мёрзлого грунта;

В средствах связи;

Исследованиях Вселенной;

Авиации (флаттер – резонансное возрастание колебаний крыльев под действием турбулентных воздушных потоков).

Вопросы для закрепления:

Что называют ПКС и ВКС? Каковы их величины?

Какие колебания называют свободными? Приведите примеры.

Перечислите основные характеристики периодического движения.

Какие колебания называют свободными? Приведите примеры.

Какие колебания называют затухающими? Приведите примеры.

Почему в механических часах используется заводная пружина?

Перечислите виды механического равновесия. Приведите примеры.

Что такое резонанс? Как можно избежать нежелательного резонанса?