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

В связи с тем, что координаты и тела изменяются с периодом , то оно будет осуществлять движение по эллиптический траектории также с периодом и циклической частотой .

Покажем, что в случае движение тела происходит по эллипсу в направлении по часовой стрелке. Действительно, если , то уравнения изменения координат тела со временем приобретают вид:

и . (11.80)

В момент времени координаты точки будут и . В следующие моменты времени координата уменьшается, а координата приобретает отрицательное значение, то есть подвижная точка перемещается вниз в направлении часовой стрелки. Если , то тело движется также по эллиптической траектории, но в противоположном направлении, то есть против часовой стрелки. Если амплитуды складываемых колебаний одинаковы: , то эллипс превращается в круг. Физика курс лекций Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света Строение молекул и свойства их энергетических уровней проявляются в молекулярных спектрах — спектрах излучения (поглощения), возникающих при квантовых переходах между уровнями энергии молекул.

При сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными частотами, результирующее движение будет происходить по траекториям сложных форм, которые называют фигурами Лиссажу. Фигуры Лиссажу занимают ограниченную область пространства, которой можно поставить в соответствие некоторый прямоугольник. Отношение числа точек касания фигур Лиссажу к соответствующим сторонам прямоугольника совпадает с отношением частот складываемых колебаний. На Рис. 11.6 изображена одна из простейших фигур Лиссажу, соответствующая отношению частот 1 : 2 и разности фаз складываемых колебаний.

Из формулы

(11.81)

имеем, что квадрат результирующего смещения материальной точки и квадрат ее скорости в некоторый момент времени соответственно равняются:

и . (11.82)

Поскольку складываемые колебания имеют одинаковые частоты, то коэффициент возвращающей силы имеет вид

. (11.83)

Полная энергия результирующего движения тела состоит из кинетической и потенциальной энергий: , т.е.

(11.84)

где и - энергии складываемых колебаний.

Видно, что энергия результирующего колебания при сложении взаимно перпендикулярных колебаний, в отличие от энергии результирующего колебания при сложении колебаний одинаково направления, не зависит от разности фаз между ними и равна сумме энергий складываемых колебаний. Заметим, что поскольку вращательное движение равнозначно результату сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний, то этим пользуются, например, в упрощенной модели атома, в которой круговое движение электрона вокруг ядра трактуется как колебание электрона. В других случаях гармоническое колебание можно рассматривать как результат двух вращений по кругу, соответственно, по уравнениям:

; ; ; . (11.85)

Указанные вращения происходят во взаимно противоположных направлениях. Такое представление оказывается плодотворным, в частности, в кристаллооптике.

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