Курсовая, контрольная работа. Примеры выполнения

[an error occurred while processing this directive]Вынужденные колебания Колебательная система [an error occurred while processing this directive]

Лекции по физике 1 курс Колебания

Сложение колебаний одинакового направления. Биения

Возможны случаи, когда тело принимает участие одновременно в нескольких колебательных движениях. Результирующее смещение тела, принимающего участие в нескольких колебательных движениях, равно геометрической сумме независимых смещений, которые тело получает в каждом колебательном движении в частности.

Найдем уравнение движения тела, которое принимает участие одновременно в двух одинаково направленных колебательных движениях с одинаковыми частотами:

и . (11.53)

Будем пользоваться методом векторных диаграмм. Если тело принимает участие в двух колебательных движениях, которые происходят вдоль одной и той же прямой, то его результирующее движение будет происходить также вдоль той же прямой. Результирующее смещение тела в любой момент времени равняется сумме независимых смещений, то есть

. (11.54)

Поскольку векторы и осуществляют вращение с одинаковыми угловыми скоростями , то сдвиг фаз между ними со временем не изменяется, и вектор также будет вращаться с угловой скоростью . Тогда результирующее колебание будет также гармоническим, и его уравнение имеет вид:

, (11.55)

где - амплитуда результирующего колебания; - начальная фаза.

Согласно теореме косинусов имеем:

, (11.56)

далее

. (11.57)

Амплитуда результирующего колебания зависит от разности фаз складываемых колебаний. Если ,

то

. (11.58)

В случае - складываемые колебания происходят в противоположных фазах, то амплитуда результирующего колебания равна

. (11.59)

Поскольку энергия колебательного движения пропорциональна квадрату амплитуды, то полная энергия результирующего колебания

, (11.60)

где и - энергии складываемых колебаний. Полная энергия результирующего колебания также зависит от разницы начальных фаз складываемых колебаний.

Центробежная сила инерции. Рассмотрим движение тела во вращающейся системе координат. Сначала рассмотрим вращение тела в неподвижной системе. В ней тело будет испытывать центростремительное ускорение, которое, и будет заставлять его вращаться. По третьему закону Ньютона центростремительной силе соответствует центробежная сила, приложенная к нити, удерживающей вращающееся тело. Во вращающейся системе координат тело покоится, но центростремительное ускорение по-прежнему отлично от нуля.
7271f726
Математический маятник