Как связаны ускорСниС ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях – 5. КакиС колСбания Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ гармоничСскими? Как зависят ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ, Π΅Π΅ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС… Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ

Π‘ΠΎΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Π½ΠΈΠ΅

Π—Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ с Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡΠΌΠΈ ΠΈ ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚Ρ‹ ΠΊ упраТнСниям

Π—Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ с Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡΠΌΠΈ ΠΈ ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚Ρ‹ ΠΊ упраТнСниям

Π‘Ρ‚Ρ€Π°Π½ΠΈΡ†Π° 103 : 1 Β» Β« 187Как связаны ускорСниС ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΡΡ…ΠšΠ°ΠΊ связаны цикличСская частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉΠŸΠΎΡ‡Π΅ΠΌΡƒ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ‚Π΅Π»Π°, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅, зависит ΠΎΡ‚ Π΅Π³ΠΎ массы, Π° частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ матСматичСского маятника ΠΎΡ‚ массы Π½Π΅ Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΡ‚ΠšΠ°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹ ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Ρ‹ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ… Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… прСдставлСны Π½Π° рисунках 3.8, 3.9Π”Π²Π° маятника ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ собой ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊΠΈ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²ΠΎΠ³ΠΎ радиуса, ΠΏΠΎΠ΄Π²Π΅ΡˆΠ΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Π½Π° нитях Ρ€Π°Π²Π½ΠΎΠΉ Π΄Π»ΠΈΠ½Ρ‹. ΠœΠ°ΡΡΡ‹ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊΠΎΠ² Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹. КолСбания ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ· маятников прСкратятся быстрСС: Π»Π΅Π³ΠΊΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ»ΠΈ Ρ‚ΡΠΆΠ΅Π»ΠΎΠ³ΠΎΠŸΡ€ΠΈΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΠ»ΠΎΡΡŒ Π»ΠΈ Π²Π°ΠΌ Π½Π°Π±Π»ΡŽΠ΄Π°Ρ‚ΡŒ явлСниС рСзонанса Π΄ΠΎΠΌΠ° ΠΈΠ»ΠΈ Π½Π° улицСДля Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΡƒΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΡƒΡŽ Π΄Π²Π΅Ρ€ΡŒ Π² Π²Π΅ΡΡ‚ΠΈΠ±ΡŽΠ»Π΅ ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎ, Π΄Π²Π΅Ρ€ΡŒ открываСтся Π² ΠΎΠ±Π΅ стороны ΠΈ возвращаСтся Π² ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ равновСсия ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π°ΠΌΠΈ, Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊ Ρ€ΡƒΡ‡ΠΊΠ΅ Π΄Π²Π΅Ρ€ΠΈ силу ΠΎΠΊΠΎΠ»ΠΎ 50 Н. МоТно Π»ΠΈ ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΡŒ Π΄Π²Π΅Ρ€ΡŒ, ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠΈΠ² ΠΊ Ρ€ΡƒΡ‡ΠΊΠ΅ силу 0,005 Н? Π’Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π² пСтлях Π΄Π²Π΅Ρ€ΠΈ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ.ΠŸΡ€ΠΈ ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΌ условии рСзонансныС свойства ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмы ΠΏΡ€ΠΎΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‚Ρ‡Π΅Ρ‚Π»ΠΈΠ²ΠΎΠ‘ΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ матСматичСский маятник Π΄Π»ΠΈΠ½ΠΎΠΉ l = 4,9 ΠΌ Π·Π° врСмя t = 5 ΠΌΠΈΠ½Π’Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΠΊΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎ подвСшСнная ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π° растягиваСтся ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ ΠΊ Π½Π΅ΠΉ Π³Ρ€ΡƒΠ·ΠΎΠΌ Π½Π° l=0,8 см. Π§Π΅ΠΌΡƒ Ρ€Π°Π²Π΅Π½ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ Π’ свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°? Массой ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ.На Π³ΠΎΡ€ΠΈΠ·ΠΎΠ½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ стСрТнС находится Π³Ρ€ΡƒΠ·, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅. Π”Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ† ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹ Π·Π°ΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½. Π’ Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ Π³Ρ€ΡƒΠ· ΡΠΌΠ΅Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия Π½Π° xm = 10 см ΠΈ ΠΎΡ‚ΠΏΡƒΡΠΊΠ°ΡŽΡ‚. ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚Π΅ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρƒ Π³Ρ€ΡƒΠ·Π° спустя 1/8 ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Π’Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅ ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ.Π“Ρ€ΡƒΠ·, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅, колСблСтся Π½Π° Π³ΠΎΡ€ΠΈΠ·ΠΎΠ½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π³Π»Π°Π΄ΠΊΠΎΠΌ стСрТнС. ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚Π΅ ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ кинСтичСской энСргии Π³Ρ€ΡƒΠ·Π° ΠΊ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии систСмы Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Π³Ρ€ΡƒΠ· находится Π² Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ΅, располоТСнной посрСдинС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΊΡ€Π°ΠΉΠ½ΠΈΠΌ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΈ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ равновСсия.Π“Ρ€ΡƒΠ· массой 100 Π³ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ колСбания с частотой 2 Π“Ρ† ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹. ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚Π΅ ΠΆΠ΅ΡΡ‚ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹.Π’ Π‘Π°Π½ΠΊΡ‚-ΠŸΠ΅Ρ‚Π΅Ρ€Π±ΡƒΡ€Π³Π΅ Π² ИсаакиСвском соборС висСл маятник Π€ΡƒΠΊΠΎ, Π΄Π»ΠΈΠ½Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Π±Ρ‹Π»Π° Ρ€Π°Π²Π½Π° 98 ΠΌ. Π§Π΅ΠΌΡƒ Π±Ρ‹Π» Ρ€Π°Π²Π΅Π½ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника?Π¨Π°Ρ€ΠΈΠΊ Π½Π° ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅ смСстили Π½Π° расстояниС 1 см ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия ΠΈ отпустили. Какой ΠΏΡƒΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΠΎΠΉΠ΄Π΅Ρ‚ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ Π·Π° 2 c, Ссли частота Π΅Π³ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ v = 5 Π“Ρ†? Π—Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ.Π’Π΅Π»ΠΎ массой 200 Π³ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ колСбания Π² Π³ΠΎΡ€ΠΈΠ·ΠΎΠ½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ плоскости с Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄ΠΎΠΉ 2 см ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹ ΠΆΠ΅ΡΡ‚ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ 16 Н/ΠΌ. ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚Π΅ Ρ†ΠΈΠΊΠ»ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ частоту ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ‚Π΅Π»Π° ΠΈ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ систСмы.ΠΠ²Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ±ΠΈΠ»ΡŒ двиТСтся ΠΏΠΎ Π½Π΅Ρ€ΠΎΠ²Π½ΠΎΠΉ Π΄ΠΎΡ€ΠΎΠ³Π΅, Π½Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ расстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π±ΡƒΠ³Ρ€Π°ΠΌΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ 8 ΠΌ. ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ автомобиля Π½Π° рСссорах 1,5 c. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ скорости автомобиля Π΅Π³ΠΎ колСбания Π² Π²Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΠΊΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ плоскости станут особСнно Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Π½Ρ‹ΠΌΠΈ?Π§Ρ‚ΠΎ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ элСктромагнитными колСбаниямиВ Ρ‡Π΅ΠΌ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ свободными ΠΈ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ элСктромагнитными колСбаниямиЧСму Ρ€Π°Π²Π½Π° энСргия ΠΊΠΎΠ½Ρ‚ΡƒΡ€Π° Π² ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈΠŸΠΎΡ‡Π΅ΠΌΡƒ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ кондСнсатора ΠΊ ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΠ΅ ΠΎΠ½ разряТаСтся постСпСнноВ Ρ‡Π΅ΠΌ проявляСтся аналогия ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ элСктромагнитными колСбаниями Π² ΠΊΠΎΠ½Ρ‚ΡƒΡ€Π΅ ΠΈ колСбаниями ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника?Π—Π° счСт ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ явлСния элСктричСский Ρ‚ΠΎΠΊ Π² ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ ΠΊΠΎΠ½Ρ‚ΡƒΡ€Π΅ Π½Π΅ исчСзаСт сразу, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° напряТСниС Π½Π° кондСнсаторС становится Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹ΠΌ Π½ΡƒΠ»ΡŽ?Π’ Ρ‡Π΅ΠΌ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ свободными ΠΈ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ элСктричСскими колСбаниямиКак измСнится ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ свободных элСктричСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π² ΠΊΠΎΠ½Ρ‚ΡƒΡ€Π΅, Ссли Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π² Π½Π΅ΠΌ Π²Π΄Π²ΠΎΠ΅ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΆΠ΅ Π²Π΄Π²ΠΎΠ΅ ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠΈΡ‚ΡŒΠšΠ°ΠΊ связаны Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ заряда ΠΈ Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΈ разрядкС кондСнсатора Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΡƒΠŸΡ€ΠΈ ΠΊΠ°ΠΊΠΈΡ… условиях Π² элСктричСской Ρ†Π΅ΠΏΠΈ Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°ΡŽΡ‚ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ элСктромагнитныС колСбанияОдинаково Π»ΠΈ ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ силы ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‚ΠΎΠΊΠ° Π² Π΄Π°Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ Π²ΠΎ всСх участках Π½Π΅Ρ€Π°Π·Π²Π΅Ρ‚Π²Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Ρ†Π΅ΠΏΠΈΠ§Π΅ΠΌΡƒ Ρ€Π°Π²Π½Π° Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° напряТСния Π² ΠΎΡΠ²Π΅Ρ‚ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… сСтях ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‚ΠΎΠΊΠ°, рассчитанных Π½Π° напряТСниС 220 Π’Π§Ρ‚ΠΎ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌΠΈ значСниями силы Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΈ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½ΠΈΡΠšΠ°ΠΊ связаны ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ значСния силы Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΈ напряТСния Π½Π° кондСнсаторС Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ токаВыдСляСтся Π»ΠΈ энСргия Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ, содСрТащСй Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ кондСнсатор, Ссли Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΌ сопротивлСниСм Ρ†Π΅ΠΏΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒΠ’Ρ‹ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ прСдставляСт собой своСго Ρ€ΠΎΠ΄Π° кондСнсатор. ΠŸΠΎΡ‡Π΅ΠΌΡƒ ΠΆΠ΅ Π²Ρ‹ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ Π½Π°Π΄Π΅ΠΆΠ½ΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΡ‹ΠΊΠ°Π΅Ρ‚ Ρ†Π΅ΠΏΡŒΠšΠ°ΠΊ связаны ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ значСния силы Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΈ напряТСния Π½Π° ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΠ΅ индуктивности, Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΌ сопротивлСниСм ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒΠŸΠΎΡ‡Π΅ΠΌΡƒ Π­Π”Π‘ самоиндукции ΠΈ напряТСниС Π½Π° ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΠ΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½Ρ‹Π΅ Π·Π½Π°ΠΊΠΈ

famiredo.ru

Π€ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ°. МякишСв, Π‘ΡƒΡ…ΠΎΠ²Ρ†Π΅Π², Π§Π°Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ½. Π—Π°Π΄Π°Ρ‡Π° β„– 23.2

  1. Π€ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ°. МякишСв, Π‘ΡƒΡ…ΠΎΠ²Ρ†Π΅Π², Π§Π°Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ½.
  2. ΠœΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅ колСбания
  3. Π€Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ
  4. 23.2

УсловиС Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ 23.2:

Как связаны ускорСниС ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях

РСшСниС Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ:

БДЕЛАЙВЕ Π Π•ΠŸΠžΠ‘Π’

РСшСниС Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ 23.2

ΠŸΡ€Π΅Π΄Ρ‹Π΄ΡƒΡ‰Π°Ρ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°:

23.1 Как связаны ускорСниС ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях

Π‘Π»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π°Ρ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°:

23.3 Как связаны ускорСниС ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях Π‘ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°ΠΌΠΈ ΠΈΠ· Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π±Π½ΠΈΠΊΠ° ΠΏΠΎ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅ МякишСв, Π‘ΡƒΡ…ΠΎΠ²Ρ†Π΅Π², Π§Π°Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ½ 11 класс Π²Ρ‹ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚Π΅ ΠΎΠ·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌΠΈΡ‚ΡŒΡΡ Π² ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π±Π½ΠΈΠΊΠ° Π€ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ°. МякишСв, Π‘ΡƒΡ…ΠΎΠ²Ρ†Π΅Π², Π§Π°Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ½.

studassistent.ru

23 Вопрос

Π‘ΠΈΠ»Π° ΠšΠΎΡ€ΠΈΠΎΠ»ΠΈΡΠ° Ρ€Π°Π²Π½Π°:

,

Π³Π΄Π΅ β€” точСчнаямасса,β€”Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΡƒΠ³Π»ΠΎΠ²ΠΎΠΉ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΠΈΠ²Ρ€Π°Ρ‰Π°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ систСмы отсчёта,β€” Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ скорости двиТСния Ρ‚ΠΎΡ‡Π΅Ρ‡Π½ΠΎΠΉ массы Π² этой систСмС отсчёта, ΠΊΠ²Π°Π΄Ρ€Π°Ρ‚Π½Ρ‹ΠΌΠΈ скобками ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½Π° опСрациявСкторного произвСдСния.

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° называСтся кориолисовым ускорСниСм.

24 вопрос

По физичСской ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Π΅

  • ΠœΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅

    (Π·Π²ΡƒΠΊ,вибрация)

  • Π­Π»Π΅ΠΊΡ‚Ρ€ΠΎΠΌΠ°Π³Π½ΠΈΡ‚Π½Ρ‹Π΅(свСт,Ρ€Π°Π΄ΠΈΠΎΠ²ΠΎΠ»Π½Ρ‹, Ρ‚Π΅ΠΏΠ»ΠΎΠ²Ρ‹Π΅)

  • БмСшанного Ρ‚ΠΈΠΏΠ°β€” ΠΊΠΎΠΌΠ±ΠΈΠ½Π°Ρ†ΠΈΠΈ Π²Ρ‹ΡˆΠ΅ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ‡ΠΈΡΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ…

По Ρ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€Ρƒ взаимодСйствия с ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠΆΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉ срСдой

  • Π’Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅β€” колСбания, ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΊΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Π² систСмС ΠΏΠΎΠ΄ влияниСм внСшнСго пСриодичСского воздСйствия. ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹: Π»ΠΈΡΡ‚ΡŒΡ Π½Π° Π΄Π΅Ρ€Π΅Π²ΡŒΡΡ…, поднятиС ΠΈ опусканиС Ρ€ΡƒΠΊΠΈ. ΠŸΡ€ΠΈ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… колСбаниях ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ явлСниСрСзонанса: Ρ€Π΅Π·ΠΊΠΎΠ΅ возрастаниС Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΏΡ€ΠΈ совпадСниисобствСнной частотыосциллятораи частоты внСшнСго воздСйствия.

  • Π‘Π²ΠΎΠ±ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Π΅ (ΠΈΠ»ΠΈ собствСнныС)β€” это колСбания Π² систСмС ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½ΠΈΡ… сил, послС Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠ°ΠΊ систСма Π²Ρ‹Π²Π΅Π΄Π΅Π½Π° ΠΈΠ· состояния равновСсия (Π² Ρ€Π΅Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… условиях свободныС колСбания Π²ΡΠ΅Π³Π΄Π°Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅). ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΌΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ колСбания Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Ρ‘Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅, ΠΈΠ»ΠΈ Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°, подвСшСнного Π½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ.

  • АвтоколСбания

    β€” колСбания, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… систСма ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π·Π°ΠΏΠ°ΡΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии, Ρ€Π°ΡΡ…ΠΎΠ΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π½Π° ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ (ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΉ систСмы —мСханичСскиС часы). Π₯Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€Π½Ρ‹ΠΌ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ΠΌ Π°Π²Ρ‚ΠΎΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΎΡ‚ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ являСтся Ρ‚ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΈΡ… Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° опрСдСляСтся свойствами самой систСмы, Π° Π½Π΅ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ условиями.

  • ΠŸΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅β€” колСбания, Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ-Π»ΠΈΠ±ΠΎ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмы Π² Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ внСшнСго воздСйствия.

  • Π‘Π»ΡƒΡ‡Π°ΠΉΠ½Ρ‹Π΅β€” колСбания, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… внСшняя ΠΈΠ»ΠΈ парамСтричСская Π½Π°Π³Ρ€ΡƒΠ·ΠΊΠ° являСтся случайным процСссом.

ГармоничСскиС колСбания— колСбания, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… физичСская (ΠΈΠ»ΠΈ любая другая) Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° измСняСтся с Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΏΠΎ ΡΠΈΠ½ΡƒΡΠΎΠΈΠ΄Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌΡƒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΊΠΎΡΠΈΠ½ΡƒΡΠΎΠΈΠ΄Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌΡƒ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ. ΠšΠΈΠ½Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π²ΠΈΠ΄

ΠΈΠ»ΠΈ

,

Π³Π΄Π΅ Ρ…β€” смСщСниС (ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠ΅) ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t;

А— Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, это Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‰Π°Ρ максимальноС ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия;Ο‰β€” цикличСская частота, Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰Π°Ρ число ΠΏΠΎΠ»Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ происходящих Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ 2Ο€ сСкунд;β€” полная Ρ„Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ,β€” Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ„Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

ΠžΠ±ΠΎΠ±Ρ‰Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π² Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅

(Π›ΡŽΠ±ΠΎΠ΅ Π½Π΅Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅[1]Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ этого Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ уравнСния — Π΅ΡΡ‚ΡŒ гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ с цикличСской частотой)

Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях.

Богласно ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ скорости, ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ – это производная ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ

Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, ΠΌΡ‹ Π²ΠΈΠ΄ΠΈΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ измСняСтся ΠΏΠΎ гармоничСскому Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π½ΠΎ колСбания скорости ΠΎΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΆΠ°ΡŽΡ‚ колСбания смСщСния ΠΏΠΎ Ρ„Π°Π·Π΅ Π½Π° p/2.

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° — максимальная ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния (Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ скорости).

Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, для скорости ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΈ ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ: ,

Π° для случая Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠΉ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·Ρ‹ (см. Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ).

Богласно ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ ускорСния, ускорСниС – это производная ΠΎΡ‚ скорости ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ:

Β 

вторая производная ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ. Π’ΠΎΠ³Π΄Π°: .

УскорСниС ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ измСняСтся ΠΏΠΎ гармоничСскому Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π½ΠΎ колСбания ускорСния ΠΎΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΆΠ°ΡŽΡ‚ колСбания скорости Π½Π° p/2 ΠΈ колСбания смСщСния Π½Π°p(говорят, Ρ‡Ρ‚ΠΎ колСбания происходятв ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΡ„Π°Π·Π΅).

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°

— максимальноС ускорСниС (Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ускорСния). Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, для ускорСния ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ: ,

Π° для случая Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠΉ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·Ρ‹: (см. Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ).

Из Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π° процСсса ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния, Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΎΠ² ΠΈ ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… матСматичСских Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄Π½ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰ΠΈΠΌΡΡ Ρ‚Π΅Π»ΠΎΠΌ полоТСния равновСсия (смСщСниС Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ Π½ΡƒΠ»ΡŽ) ускорСниС Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ‚Π΅Π»Π° максимальна (Ρ‚Π΅Π»ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ равновСсия ΠΏΠΎ ΠΈΠ½Π΅Ρ€Ρ†ΠΈΠΈ), Π° ΠΏΡ€ΠΈ достиТСнии Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ значСния смСщСния – ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° ускорСниС максимально ΠΏΠΎ ΠΌΠΎΠ΄ΡƒΠ»ΡŽ (Ρ‚Π΅Π»ΠΎ мСняСт Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ своСго двиТСния).

25 вопрос

ГармоничСскиС колСбания— колСбания, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… физичСская (ΠΈΠ»ΠΈ любая другая) Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° измСняСтся с Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΏΠΎ ΡΠΈΠ½ΡƒΡΠΎΠΈΠ΄Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌΡƒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΊΠΎΡΠΈΠ½ΡƒΡΠΎΠΈΠ΄Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌΡƒ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ. ΠšΠΈΠ½Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π²ΠΈΠ΄

ΠΈΠ»ΠΈ

,

Π³Π΄Π΅ Ρ…β€” смСщСниС (ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠ΅) ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t;А— Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, это Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‰Π°Ρ максимальноС ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия;Ο‰β€” цикличСская частота, Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰Π°Ρ число ΠΏΠΎΠ»Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ происходящих Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ 2Ο€ сСкунд;β€” полная Ρ„Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ,β€” Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ„Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

ΠžΠ±ΠΎΠ±Ρ‰Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π² Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅

(Π›ΡŽΠ±ΠΎΠ΅ Π½Π΅Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅[1]Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ этого Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ уравнСния — Π΅ΡΡ‚ΡŒ гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ с цикличСской частотой)

26 вопрос

studfiles.net

ГармоничСскиС колСбания. | ОбъСдинСниС ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚Π΅Π»Π΅ΠΉ Π‘Π°Π½ΠΊΡ‚-ΠŸΠ΅Ρ‚Π΅Ρ€Π±ΡƒΡ€Π³Π°

Π“ΠΠ ΠœΠžΠΠ˜Π§Π•Π‘ΠšΠ˜Π• ΠšΠžΠ›Π•Π‘ΠΠΠ˜Π―

КолСбания, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… измСнСния физичСских Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ происходят ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ косинуса ΠΈΠ»ΠΈ синуса (гармоничСскому Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ), Π½Π°Π·. гармоничСскими колСбаниями.

НапримСр, Π² случаС мСханичСских гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ:.

Π’ этих формулах ω – частота колСбания,Β xm – Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° колСбания,Β Ο†0Β ΠΈΒ Ο†0’ – Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Ρ„Π°Π·Ρ‹ колСбания. ΠŸΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·Ρ‹ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΒ Ο†0’ =Β Ο†0Β +Ο€/2 ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΡΠΎΠ²ΠΏΠ°Π΄Π°ΡŽΡ‚.

Β 

Π­Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄ пСриодичСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. ΠšΠΎΠ½ΠΊΡ€Π΅Ρ‚Π½Ρ‹ΠΉ Π²ΠΈΠ΄ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ (синус ΠΈΠ»ΠΈ косинус) зависит ΠΎΡ‚ способа вывСдСния систСмы ΠΈΠ· полоТСния равновСсия. Если Π²Ρ‹Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠ΅ происходит Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‡ΠΊΠΎΠΌ (сообщаСтся кинСтичСская энСргия), Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΒ t=0  смСщСниС Ρ…=0, ΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΡƒΠ΄ΠΎΠ±Π½Π΅Π΅ ΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠ΅ΠΉΒ sin, ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΠ²Β Ο†0’=0; ΠΏΡ€ΠΈ ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΎΡ‚ полоТСния равновСсия (сообщаСтся ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргия) ΠΏΡ€ΠΈΒ t=0 смСщСниС х=Ρ…m, ΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΡƒΠ΄ΠΎΠ±Π½Π΅Π΅ ΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠ΅ΠΉΒ cosΒ ΠΈΒ Ο†0=0.

Β 

Π’Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, стоящСС ΠΏΠΎΠ΄ Π·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌΒ cosΒ ΠΈΠ»ΠΈΒ sin, Π½Π°Π·.Β Ρ„Π°Π·ΠΎΠΉ колСбания:Β .

Π€Π°Π·Π° колСбания измСряСтся Π² Ρ€Π°Π΄ΠΈΠ°Π½Π°Ρ… ΠΈ опрСдСляСт Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ смСщСния (ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹) Π² Π΄Π°Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Амплитуда колСбания зависит Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΎΡ‚ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ отклонСния (Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии, сообщСнной ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмС).

Β 

Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях.

Богласно ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ скорости, ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ – это производная ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈΒ 

Β 

Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, ΠΌΡ‹ Π²ΠΈΠ΄ΠΈΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ при гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈΒ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ измСняСтся ΠΏΠΎ гармоничСскому Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π½ΠΎ колСбания скорости ΠΎΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΆΠ°ΡŽΡ‚ колСбания смСщСния ΠΏΠΎ Ρ„Π°Π·Π΅ Π½Π°Β Ο€/2.

Β 

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°Β Β — максимальная ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния (Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ скорости).

Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, для скорости ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΈ ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ:Β ,Β Β Π° для случая Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠΉ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·Ρ‹Β Β (см. Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ).

Богласно ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ ускорСния, ускорСниС – это производная ΠΎΡ‚ скорости ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ:

Β — вторая производная ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ. Π’ΠΎΠ³Π΄Π°:Β .

УскорСниС при гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈΒ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ измСняСтся ΠΏΠΎ гармоничСскому Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ, Π½ΠΎ колСбания ускорСния ΠΎΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΆΠ°ΡŽΡ‚ колСбания скорости Π½Π°Β Ο€/2 ΠΈ колСбания смСщСния на π (говорят, Ρ‡Ρ‚ΠΎ колСбания происходят в ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΡ„Π°Π·Π΅).

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°Β 

— максимальноС ускорСниС (Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ускорСния). Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, для ускорСния ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ:Β ,Β Π° для случая Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠΉ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·Ρ‹:Β Β (см. Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ).

Из Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π° процСсса ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния, Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΎΠ² ΠΈ ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… матСматичСских Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄Π½ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰ΠΈΠΌΡΡ Ρ‚Π΅Π»ΠΎΠΌ полоТСния равновСсия (смСщСниС Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ Π½ΡƒΠ»ΡŽ) ускорСниС Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ‚Π΅Π»Π° максимальна (Ρ‚Π΅Π»ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ равновСсия ΠΏΠΎ ΠΈΠ½Π΅Ρ€Ρ†ΠΈΠΈ), Π° ΠΏΡ€ΠΈ достиТСнии Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ значСния смСщСния – ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° ускорСниС максимально ΠΏΠΎ ΠΌΠΎΠ΄ΡƒΠ»ΡŽ (Ρ‚Π΅Π»ΠΎ мСняСт Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ своСго двиТСния).

Π‘Ρ€Π°Π²Π½ΠΈΠΌ выраТСния для смСщСния ΠΈ ускорСния ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях:

Β Β Β ΠΈΒ Β Β Β .

Β 

МоТно Π·Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ:Β Β —

Ρ‚.Π΅. вторая производная смСщСния прямо ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π° (с ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½Ρ‹ΠΌ Π·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌ) ΡΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΡŽ. Π’Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π°Π·. ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ гармоничСского колСбания. Π­Ρ‚Π° Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ выполняСтся для любого гармоничСского колСбания, нСзависимо ΠΎΡ‚ Π΅Π³ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΌΡ‹ Π½ΠΈΠ³Π΄Π΅ Π½Π΅ использовали ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ² ΠΊΠΎΠ½ΠΊΡ€Π΅Ρ‚Π½ΠΎΠΉ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмы, Ρ‚ΠΎ ΠΎΡ‚ Π½ΠΈΡ… ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π·Π°Π²ΠΈΡΠ΅Ρ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ цикличСская частота.

Часто Π±Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ ΡƒΠ΄ΠΎΠ±Π½ΠΎ Π·Π°ΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ уравнСния для ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅:Β ,

Π³Π΄Π΅Β T – ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ колСбания. Π’ΠΎΠ³Π΄Π°, Ссли врСмя Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ Π² долях ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° подсчСты Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ ΡƒΠΏΡ€ΠΎΡ‰Π°Ρ‚ΡŒΡΡ. НапримСр, Ссли Π½Π°Π΄ΠΎ Π½Π°ΠΉΡ‚ΠΈ смСщСниС Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· 1/8 ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π°, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ:Β . Аналогично для скорости ΠΈ ускорСния.

www.eduspb.com

ГармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅, уравнСния, Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΈ двиТСния. ИзмСнСниС ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹, скорости, ускорСния со Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π΅ΠΌ. ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹, тСсты

ВСстированиС ΠΎΠ½Π»Π°ΠΉΠ½

ГармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅

Π­Ρ‚ΠΎ пСриодичСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π°, ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ, ускорСниС, Ρ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ·ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ синуса ΠΈΠ»ΠΈ косинуса.

Π“Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ гармоничСского колСбания

Π“Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ устанавливаСт Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ смСщСния Ρ‚Π΅Π»Π° со Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π΅ΠΌ. Установим ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠΌΡƒ маятнику ΠΊΠ°Ρ€Π°Π½Π΄Π°Ρˆ, Π·Π° маятником Π±ΡƒΠΌΠ°ΠΆΠ½ΡƒΡŽ Π»Π΅Π½Ρ‚Ρƒ, которая Ρ€Π°Π²Π½ΠΎΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ пСрСмСщаСтся. Или матСматичСский маятник заставим ΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡ‚ΡŒ слСд. На Π±ΡƒΠΌΠ°Π³Π΅ отобразится Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ двиТСния.

Π“Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΎΠΌ гармоничСского колСбания являСтся синусоида (ΠΈΠ»ΠΈ косинусоида). По Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΡƒ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ всС характСристики ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния.

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСского колСбания

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСского колСбания устанавливаСт Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ Ρ‚Π΅Π»Π° ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ

Π“Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ косинуса Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ максимальноС Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅, Π° Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ синуса ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅. Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°Π΅ΠΌ ΠΈΡΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· полоТСния равновСсия, Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡ‚ΡŒ синусоиду. Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°Π΅ΠΌ Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· полоТСния максимального отклонСния, Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΠΏΠΈΡˆΠ΅Ρ‚ косинус. Или Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ синуса с Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·ΠΎΠΉ .

ИзмСнСниС скорости ΠΈ ускорСния ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΈ

НС Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° Ρ‚Π΅Π»Π° измСняСтся со Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π΅ΠΌ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ синуса ΠΈΠ»ΠΈ косинуса. Но ΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠ΅ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΊΠ°ΠΊ сила, ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС, Ρ‚ΠΎΠΆΠ΅ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π°Π½Π°Π»ΠΎΠ³ΠΈΡ‡Π½ΠΎ. Π‘ΠΈΠ»Π° ΠΈ ускорСниС ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅Π΅ΡΡ Ρ‚Π΅Π»ΠΎ находится Π² ΠΊΡ€Π°ΠΉΠ½ΠΈΡ… полоТСниях, Π³Π΄Π΅ смСщСниС максимально, ΠΈ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹ Π½ΡƒΠ»ΡŽ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Ρ‚Π΅Π»ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ равновСсия. Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ, Π½Π°ΠΎΠ±ΠΎΡ€ΠΎΡ‚, Π² ΠΊΡ€Π°ΠΉΠ½ΠΈΡ… полоТСниях Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠΈ Ρ‚Π΅Π»ΠΎΠΌ полоТСния равновСсия — достигаСт максимального значСния.

Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ косинуса

Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ синуса

ΠœΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ значСния скорости ΠΈ ускорСния

ΠŸΡ€ΠΎΠ°Π½Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π² уравнСния зависимости v(t) ΠΈ a(t), ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π΄ΠΎΠ³Π°Π΄Π°Ρ‚ΡŒΡΡ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ значСния ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°ΡŽΡ‚ Π² Ρ‚ΠΎΠΌ случаС, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° тригономСтричСский ΠΌΠ½ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒ Ρ€Π°Π²Π΅Π½ 1 ΠΈΠ»ΠΈ -1. ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ зависимостСй скорости ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΈ ускорСния ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ матСматичСски, зная Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ. Аналогично равноускорСнному двиТСнию, Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ v(t) — это пСрвая производная x(t). А Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ a(t) — это вторая производная x(t).

ΠŸΡ€ΠΈ Π½Π°Ρ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΏΠΎΠ»Π°Π³Π°Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠΉ (Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ x Π² ΠΌΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠΊΠ΅) являСтся t, ΠΎΡΡ‚Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ физичСскиС Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ воспринимаСм ΠΊΠ°ΠΊ постоянныС.

Находим ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄Π½ΡƒΡŽ слоТной Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ.

fizmat.by

ГармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅

Это пСриодичСскоС колСбаниС, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π°, ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ, ускорСниС, Ρ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ·ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ синуса ΠΈΠ»ΠΈ косинуса. Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСского колСбания устанавливаСт Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ Ρ‚Π΅Π»Π° ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ

Π“Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ косинуса Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ максимальноС Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅, Π° Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊ синуса ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅. Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°Π΅ΠΌ ΠΈΡΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· полоТСния равновСсия, Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡ‚ΡŒ синусоиду. Если ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°Π΅ΠΌ Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· полоТСния максимального отклонСния, Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΠΏΠΈΡˆΠ΅Ρ‚ косинус. Или Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ синуса с Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·ΠΎΠΉΒ .

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ маятник

КолСбания матСматичСского маятника.

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ маятник – ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ°, подвСшСнная Π½Π° нСвСсомой нСрастяТимой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ (физичСская модСль).

Π‘ΡƒΠ΄Π΅ΠΌ Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ маятника ΠΏΡ€ΠΈ условии, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΡƒΠ³ΠΎΠ» отклонСния ΠΌΠ°Π», Ρ‚ΠΎΠ³Π΄Π°, Ссли ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Ρ€ΡΡ‚ΡŒ ΡƒΠ³ΠΎΠ» Π² Ρ€Π°Π΄ΠΈΠ°Π½Π°Ρ…, справСдливо ΡƒΡ‚Π²Π΅Ρ€ΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠ΅:Β .

На Ρ‚Π΅Π»ΠΎ Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ сила тяТСсти ΠΈ сила натяТСния Π½ΠΈΡ‚ΠΈ. Π Π°Π²Π½ΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π°Ρ этих сил ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π΄Π²Π΅ ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‰ΠΈΠ΅: Ρ‚Π°Π½Π³Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ, ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‰ΡƒΡŽ ускорСниС ΠΏΠΎ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π΅, ΠΈ Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ, ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‰ΡƒΡŽ ускорСниС ΠΏΠΎ Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ (Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€ΠΎΡΡ‚Ρ€Π΅ΠΌΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ускорСниС, Ρ‚Π΅Π»ΠΎ двиТСтся ΠΏΠΎ Π΄ΡƒΠ³Π΅).

Π’.ΠΊ. ΡƒΠ³ΠΎΠ» ΠΌΠ°Π», Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°Π½Π³Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‰Π°Ρ Ρ€Π°Π²Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΠ΅ΠΊΡ†ΠΈΠΈ силы тяТСсти Π½Π° ΠΊΠ°ΡΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ ΠΊ Ρ‚Ρ€Π°Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΈΠΈ:Β . Π£Π³ΠΎΠ» Π² Ρ€Π°Π΄ΠΈΠ°Π½Π°Ρ… Ρ€Π°Π²Π΅Π½ ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΡŽ Π΄Π»ΠΈΠ½Ρ‹ Π΄ΡƒΠ³ΠΈ ΠΊ радиусу (Π΄Π»ΠΈΠ½Π΅ Π½ΠΈΡ‚ΠΈ), Π° Π΄Π»ΠΈΠ½Π° Π΄ΡƒΠ³ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ€Π°Π²Π½Π° ΡΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΡŽ (xΒ β‰ˆΒ s):Β .

Π‘Ρ€Π°Π²Π½ΠΈΠΌ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ с ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния .

Π’ΠΈΠ΄Π½ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΒ ΠΈΠ»ΠΈ- цикличСская частота ΠΏΡ€ΠΈ колСбаниях матСматичСского маятника.

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉΒ ΠΈΠ»ΠΈ(Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ГалилСя).

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ГалилСя 

Π’Π°ΠΆΠ½Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΉ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄: ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ матСматичСского маятника Π½Π΅ зависит ΠΎΡ‚ массы Ρ‚Π΅Π»Π°!

Β 

АналогичныС вычислСния ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Π° сохранСния энСргии.

Π£Ρ‡Ρ‚Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргия Ρ‚Π΅Π»Π° Π² ΠΏΠΎΠ»Π΅ тяготСния Ρ€Π°Π²Π½Π°Β ,Β Π° полная мСханичСская энСргия Ρ€Π°Π²Π½Π°Β ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉΒ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΈΠ»ΠΈ кинСтичСской:

Π—Π°ΠΏΠΈΡˆΠ΅ΠΌ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½ сохранСния энСргии ΠΈ возьмСм ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄Π½ΡƒΡŽ ΠΎΡ‚ Π»Π΅Π²ΠΎΠΉ ΠΈ ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎΠΉ частСй уравнСния:Β .

Π’.ΠΊ. производная ΠΎΡ‚ постоянной Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Ρ‚ΠΎΒ Β .

ΠŸΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄Π½Π°Ρ суммы Ρ€Π°Π²Π½Π° суммС ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Ρ…:Β Β Β ΠΈΒ Β Β Β Β Β .

Β 

Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ:Β , Π° Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚.

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ состояния идСального Π³Π°Π·Π°

(ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ МСндСлССва β€“Β ΠšΠ»Π°ΠΏΠ΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°).

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ состояния называСтся ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅, ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰Π΅Π΅ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Ρ‹ физичСской систСмы ΠΈ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π½ΠΎ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‰Π΅Π΅ Π΅Π΅ состояниС.

Π’ 1834Β Π³. французский Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΒ Π‘.Β Β ΠšΠ»Π°ΠΏΠ΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½, Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°Π²ΡˆΠΈΠΉΒ Π΄Π»ΠΈΒ Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ врСмя Π² ΠŸΠ΅Ρ‚Π΅Ρ€Π±ΡƒΡ€Π³Π΅, Π²Ρ‹Π²Π΅Π» ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ состояния идСаль­ного Π³Π°Π·Π° для постоянной массы Π³Π°Π·Π°.Β Π’ 1874Β Π³.Β Π”. И. ΠœΠ΅Π½Π΄Π΅Π»Π΅Π΅Π²Β Π²Ρ‹Π²Π΅Π» ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ для ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ числа ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ».

Β 

Π’ МКВ ΠΈ Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΌΠΈΠΊΠ΅ идСального Π³Π°Π·Π° макроскопичСскими ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Π°ΠΌΠΈ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ:Β p, V, T,Β m.

ΠœΡ‹ Π·Π½Π°Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΒ . Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ,. Учитывая, Ρ‡Ρ‚ΠΎ, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ:.

Β 

ΠŸΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠ΅ постоянных Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° постоянная, ΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ:Β — ΡƒΠ½ΠΈΠ²Π΅Ρ€ΡΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ газовая постоянная (ΡƒΠ½ΠΈΠ²Π΅Ρ€ΡΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ, Ρ‚.ΠΊ. для всСх Π³Π°Π·ΠΎΠ² одинаковая).

Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ:

Β — ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ состояния (ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ МСндСлССва β€“Β ΠšΠ»Π°ΠΏΠ΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°).

Π”Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡ‹ записи уравнСния состояния идСального Π³Π°Π·Π°.

1.Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ для 1 моля вСщСства.

Если n=1 моль, Ρ‚ΠΎ, ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ² объСм ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ моля VΠΌ, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ:Β .

Для Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… условий ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ:Β 

2. Π—Π°ΠΏΠΈΡΡŒ уравнСния Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ:Β — ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ зависит ΠΎΡ‚ Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Ρ‹ ΠΈ давлСния!

3.Β Β Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅Β ΠšΠ»Π°ΠΏΠ΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°.

Часто Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΠΈΡΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠΈΡ‚ΡƒΠ°Ρ†ΠΈΡŽ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° мСняСтся состояниС Π³Π°Π·Π° ΠΏΡ€ΠΈ Π΅Π³ΠΎ Π½Π΅ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠΌ количСствС (m=const) ΠΈ Π² отсутствиС химичСских Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΉ (M=const). Π­Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ количСство вСщСства n=const. Π’ΠΎΠ³Π΄Π°:Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β 

Β 

Π­Ρ‚Π° запись ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, что  для Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΉ массы Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ газа справСдливо равСнство:Β 

Β 

Для постоянной массы идСального Π³Π°Π·Π° ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ произвС­дСния давлСния Π½Π° объСм ΠΊ Π°Π±ΡΠΎΠ»ΡŽΡ‚Π½ΠΎΠΉΒ Β Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π΅ Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΌ состоянии Π΅ΡΡ‚ΡŒ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° постоянная:Β .

Π“Π°Π·ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‹.

1.Β Β Β Β Β Β Π—Π°ΠΊΠΎΠ½ Авогадро.

Π’ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹Ρ… ΠΎΠ±ΡŠΠ΅ΠΌΠ°Ρ… Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Π³Π°Π·ΠΎΠ² ΠΏΡ€ΠΈ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Ρ… Π²Π½Π΅ΡˆΠ½ΠΈΡ… условиях находится ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²ΠΎΠ΅ число ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» (Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ²).

УсловиС:Β V1=V2=…=Vn;Β Β p1=p2=…=pn; T1=T2=…=Tn

Β 

Β Π”ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΡΡ‚Π²ΠΎ:

Β 

Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Ρ… условиях (Π΄Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅, объСм, Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π°) число ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» Π½Π΅ зависит ΠΎΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹ Π³Π°Π·Π° ΠΈ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²ΠΎ.Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β Β 

Β 

2.Β Β Β Β Β Β Π—Π°ΠΊΠΎΠ½ Π”Π°Π»ΡŒΡ‚ΠΎΠ½Π°.

Π”Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ смСси Π³Π°Π·ΠΎΠ² Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ суммС ΠΏΠ°Ρ€Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… (частных) Π΄Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠΉ ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΠΎΠ³ΠΎ Π³Π°Π·Π°.

Π”ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚ΡŒ:Β p=p1+p2+…+pn

Π”ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΡΡ‚Π²ΠΎ:Β 

Β 

3.Β Β Β Β Β Β Π—Π°ΠΊΠΎΠ½ Паскаля.

Π”Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅, ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΠ΅ Π½Π° ΠΆΠΈΠ΄ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ Π³Π°Π·, пСрСдаСтся Π²ΠΎ всС стороны Π±Π΅Π· измСнСния.

Β 

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ состояния идСального Π³Π°Π·Π°. Π“Π°Π·ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‹.

Числа стСпСнСй свободы: это число нСзависимых ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Ρ… (ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚), ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‚ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ систСмы Π² пространствС. Π’ Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°Ρ… ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ°Ρ‚ΠΎΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Π³Π°Π·Π° (рис. 1, Π°) Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Π·Π°Π΄Π°ΡŽΡ‚ Ρ‚Ρ€ΠΈ стСпСни свободы ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния. ΠŸΡ€ΠΈ этом Π½Π΅ учитываСтся энСргия Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния.Β  Π’ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠΊΠ΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π° Π΄Π²ΡƒΡ…Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Π³Π°Π·Π° Π² ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠΌ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ считаСтся ΡΠΎΠ²ΠΎΠΊΡƒΠΏΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ Π΄Π²ΡƒΡ… ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… Ρ‚ΠΎΡ‡Π΅ΠΊ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ТСстко связанны Π½Π΅Π΄Π΅Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΡƒΠ΅ΠΌΠΎΠΉ связью (рис. 1, Π±). Данная систСма ΠΊΡ€ΠΎΠΌΠ΅ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ… стСпСнСй свободы ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Π΅Ρ‰Π΅ Π΄Π²Π΅ стСпСни свободы Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния. Π’Ρ€Π°Ρ‰Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π²ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠ³ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒΠ΅ΠΉ оси, проходящСй Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΎΠ±Π° Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ°, лишСно смысла. Π—Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚, Ρƒ Π΄Π²ΡƒΡ…Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Π³Π°Π·Π° ΠΏΡΡ‚ΡŒ стСпСнСй свободы (iΒ = 5). Π£ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ…Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ½ΠΎΠΉ (рис. 1, Π²) ΠΈ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎΠ°Ρ‚ΠΎΠΌΠ½ΠΎΠΉ Π½Π΅Π»ΠΈΠ½Π΅ΠΉΠ½ΠΎΠΉ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ ΡˆΠ΅ΡΡ‚ΡŒ стСпСнСй свободы: Ρ‚Ρ€ΠΈ ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΈ Ρ‚Ρ€ΠΈ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ…. ЕстСствСнно ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ТСсткой связи ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ°ΠΌΠΈ Π½Π΅ сущСствуСт. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ для Ρ€Π΅Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ стСпСни свободы ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния.Β 

ΠŸΡ€ΠΈ любом числС стСпСнСй свободы Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΉ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Ρ‚Ρ€ΠΈ стСпСни свободы всСгда ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅. Ни ΠΎΠ΄Π½Π° ΠΈΠ· ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… стСпСнСй свободы Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ прСимущСства ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ, Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚ Π½Π° ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΡƒΡŽ ΠΈΠ· Π½ΠΈΡ… приходится Π² срСднСм одинаковая энСргия, равная 1/3 значСния <Ξ΅0> (энСргия ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»):Β  Β  Π’ статистичСской Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅ выводится закон Π‘ΠΎΠ»ΡŒΡ†ΠΌΠ°Π½Π° ΠΎ Ρ€Π°Π²Π½ΠΎΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎΠΌ распрСдСлСнии энСргии ΠΏΠΎ стСпСням свободы ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»: для статистичСской систСмы, которая находится Π² состоянии тСрмодинамичСского равновСсия, Π½Π° ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΡƒΡŽ ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ ΠΈ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ стСпСни свободы приходится Π² срСднСм кинСтичСская энСргия, равная kT/2, Π° Π½Π° ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΡƒΡŽ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ ΡΡ‚Π΅ΠΏΠ΅Π½ΡŒ свободы β€” Π² срСднСм энСргия, равная kT. ΠšΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ ΡΡ‚Π΅ΠΏΠ΅Π½ΡŒ ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°Π΅Ρ‚ Π²Π΄Π²ΠΎΠ΅ большСй энСргиСй, Ρ‚.ΠΊ. Π½Π° Π½Π΅Π΅ приходится ΠΊΠ°ΠΊ кинСтичСская энСргия (ΠΊΠ°ΠΊ Π² случаС ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ), Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ, ΠΏΡ€ΠΈΡ‡Π΅ΠΌ срСдниС значСния ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΈ кинСтичСской ΠΈ энСргии ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹. Π—Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚, срСдняя энСргия ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹Β  Β  Π³Π΄Π΅Β iΒ β€” сумма числа ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ…, числа Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… Π² ΡƒΠ΄Π²ΠΎΠ΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ числа ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Β¬Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… стСпСнСй свободы ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹:i=iпост+iΠ²Ρ€Π°Ρ‰+2iΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Β  Π’ классичСской Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ с ТСсткой связью ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠ°ΠΌΠΈ; для Π½ΠΈΡ…Β i совпадаСт с числом стСпСнСй свободы ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹.Β  Π’Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ Π² идСальном Π³Π°Π·Π΅ взаимная ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргия взаимодСйствия ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ (ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой Π½Π΅ Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚), Ρ‚ΠΎ внутрСнняя энСргия для ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ моля Π³Π°Π·Π°, Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π²Π½Π° суммС кинСтичСских энСргий NAΒ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»:Β  Β (1)Β  ВнутрСнняя энСргия для ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ массы m Π³Π°Π·Π°.Β  Β  Π³Π΄Π΅ М β€” молярная масса,Β Ξ½Β β€” количСство вСщСства.Β 

studfiles.net

Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСском ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΈ.

=

— Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π½ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ скорости

Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΎΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΆΠ°Π΅Ρ‚ смСщСниС ΠΏΠΎ Ρ„Π°Π·Π΅ Π½Π° .

=

Π‘Π΄Π²ΠΈΠ³ Ρ„Π°Π· ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΈΡ€Π°Π²Π΅Π½, ΠΎΠ½ΠΈ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‚ΡΡ Π² ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΡ„Π°Π·Π°Ρ….

Π‘ΠΈΠ»Π°.

Π‘ΠΈΠ»Ρ‹, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠ΄Ρ‡ΠΈΠ½ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ ΡƒΠΏΡ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ силы, Π½ΠΎ ΠΏΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Π΅ своСй Π½Π΅ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΡƒΠΏΡ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΊΠ²Π°Π·ΠΈΡƒΠΏΡ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ.

ГармоничСскиС колСбания – это колСбания, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ происходят ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм ΠΊΠ²Π°Π·ΠΈΡƒΠΏΡ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ силы, Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ силы, ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΡΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΡŽ.

  1. ЭнСргия гармоничСского осциллятора.

(кинСтичСская ЭнСргия, Π’ + ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргия, П = ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΉ энСргии, Π•).

ΠŸΡƒΡΡ‚ΡŒ

.

Π’ΠΎΠ³Π΄Π°

=

=

=+=.

— полная энСргия мСханичСского осциллятора Π½Π΅ зависит ΠΎΡ‚ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π°. ΠœΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ осциллятор Π΅ΡΡ‚ΡŒ консСрвативная систСма, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ.

Π’Ρ‹Π²ΠΎΠ΄Ρ‹:

ΠšΠΈΠ½Π΅Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠ°Ρ ΠΈ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргии ΠΏΠΎ ΠΎΡ‚Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ зависят ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Максимальная кинСтичСская энСргия Ρ€Π°Π²Π½Π° максимальной ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии ΠΈ Ρ€Π°Π²Π½Π° ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΉ энСргии.

БрСдняя кинСтичСская энСргия Ρ€Π°Π²Π½Π° срСднСй ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии ΠΈ Ρ€Π°Π²Π½Π° ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠ²ΠΈΠ½Π΅ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΉ энСргии.

Полная энСргия Π½Π΅ зависит ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π° ΠΊΠ²Π°Π΄Ρ€Π°Ρ‚Ρƒ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹.

ЛСкция 8. Π‘Π»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

Π‘Π»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ – Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π° слоТная ΠΈ часто ΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ искусствСнными ΠΏΡ€ΠΈΠ΅ΠΌΠ°ΠΌΠΈ для Π΅Π΅ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ. ΠŸΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΠΈΠΌ гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π° Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹.

Π’ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ проСкция Π½Π° ΠΎΡΡŒΠ²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π°Ρ€Π°Π²Π½Π°. ΠŸΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ»ΠΈ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Π˜Ρ‚Π°ΠΊ, всякому гармоничСскому колСбанию ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡΠΎΠΏΠΎΡΡ‚Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹, Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉΡΡ с ΡƒΠ³Π»ΠΎΠ²ΠΎΠΉ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ, Ρ€Π°Π²Π½ΠΎΠΉ ΠΊΡ€ΡƒΠ³ΠΎΠ²ΠΎΠΉ частотС колСбания. Π’ΠΎΠ³Π΄Π° проСкция этого Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π° Π½Π° ΠΎΡΡŒΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ гармоничСскиС колСбания. ЀизичСского смысла здСсь Π½Π΅Ρ‚, Π½ΠΎ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ облСгчаСтся.

  1. Π‘Π»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ направлСния ΠΈ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ частоты.

.

Π˜Π·ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΈΠΌ ΠΈΡ… графичСски:

Π’Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ ΠΈΠ²Ρ€Π°Ρ‰Π°Π΅ΠΌ с. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ частоты Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹, Ρ‚ΠΎ ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΠΎΠ³Ρ€Π°ΠΌΠΌ, Π½Π΅ Π΄Π΅Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΡƒΡΡΡŒ, вращаСтся с Ρ‚ΠΎΠΉ ΠΆΠ΅ частотой. Π”Π»ΠΈΠ½Π°Π½Π΅ мСняСтся. Π•Π³ΠΎ проСкция ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ гармоничСскиС колСбания.

, Π½ΠΎ.

Π’ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ гармоничСскоС, ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ Ρ‚Ρƒ ΠΆΠ΅ частоту, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΈ слагаСмыС колСбания. Амплитуду Π½Π°Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌ ΠΈΠ· Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… условий ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅

,

  1. БиСния.

Рассмотрим слоТСниС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²ΠΎΠΉ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹ ΠΈ Π±Π»ΠΈΠ·ΠΊΠΈΡ… частот ,,. РСшСниС Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ услоТняСтся.

.

Если ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ эти колСбания с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π° Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹, Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ½ΠΈ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ΡΡ с Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹ΠΌΠΈ ΡƒΠ³Π»ΠΎΠ²Ρ‹ΠΌΠΈ скоростями, ΠΈ всСгда Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° . Π€Π°Π·Ρ‹ Π² этот ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°ΡŽΡ‚ Π·Π° Π½ΡƒΠ»ΡŒ. Π’ΠΎΠ³Π΄Π°

.

==

= .

=

— ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ. ΠŸΠ΅Ρ€Π²Ρ‹ΠΉ ΠΌΠ½ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒ ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½ΠΎ мСняСтся, Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ – быстро. Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅

Π‘Ρ€Π°Π²Π½ΠΈΠΌ с ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

.

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ – нСгармоничСскоС, Π½ΠΎ мСняСтся ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½ΠΎ, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊΠΌΠ°Π»ΠΎ.

.

ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ биСния – ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ гармоничСскиС колСбания с ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½ΠΎ ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄ΠΎΠΉ, ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ большС ΠΈ мСньшС нуля.

— Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π°. Для гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

— ΠΌΠ°Π»ΠΎ,

Π²Π΅Π»ΠΈΠΊΠΎ.

— частота Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ.

Амплитуда ΠΎΠ³Ρ€Π°Π½ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ . (ΠŸΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΠΌ ΡˆΡ‚Ρ€ΠΈΡ…Π°ΠΌΠΈ ΡΠΈΠΌΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΈΡ‡Π½ΡƒΡŽ ΠΊΡ€ΠΈΠ²ΡƒΡŽ Π²Π½ΠΈΠ·Ρƒ).Частота.. ΠŸΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ»ΠΈ биСния – усилСниС ΠΈ ослаблСниС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

ΠœΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄ Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ ΡˆΠΈΡ€ΠΎΠΊΠΎ примСняСтся Π½Π° ΠΏΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠΊΠ΅. Основан Π½Π° сравнСнии искомой частоты с частотой эталона. ΠœΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄ Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ – это ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ ΠΈΠ· Π½Π°ΠΈΠ±ΠΎΠ»Π΅Π΅ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ… ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄ΠΎΠ² измСрСния частот, СмкостСй, индуктивностСй. ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ для настройки ΠΌΡƒΠ·Ρ‹ΠΊΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… инструмСнтов.

studfiles.net

Author: alexxlab

Π”ΠΎΠ±Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΌΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€ΠΈΠΉ

Π’Π°Ρˆ адрСс email Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎΠΏΡƒΠ±Π»ΠΈΠΊΠΎΠ²Π°Π½. ΠžΠ±ΡΠ·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ поля ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ‡Π΅Π½Ρ‹ *