Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы рассчитывали скорость велосипедиста и в видеоролике узнали о количестве передних (система) и задних (кассета) шестерней (звездочек), а сегодня давайте ранжируем по возрастанию скорости велосипедиста в зависимости от скоростей, установленных на переключателях велосипеда, и если известна скорость вращения его педалей - 75 оборотов в минуту с тремя ведущими и восемью ведомыми звездочками. Давайте приведем этот ранг, что бы было понятно какие скорости должен устанавливать велосипедист, чтобы он ехал все быстрее и быстрее.
Мы с вами закончили изучение темы вращательное движение. Мы познакомились с такими понятиями, как само вращательное движение, линейной скоростью точки на вращающимся теле и порешали задачи на эту тему. В первой части решения задач мы решали сугубо практическую задачу на определение допустима ли посадка наждачного круга на вал электродвигателя. Во второй части решения задач мы познакомились с видами механических передач: ременной, цепной, фрикционной, зубчатой и ее разновидностью конической передачей, червячной и реечной передачами и на последней лекции по решению задач мы подробно изучили строение количества зубьев передних (система) и задних (кассет) шестерней (звездочек), а так же решили еще одну сугубо практическую задачу на определение скорости зубьев циркулярной пилы, приводимой в движение электродвигателем через шкив.
И так мы переходим к новой теме...Колебания. Колебания - это слово очень многозначное, оно используется не только в науке. Например, мальчик колеблется пойти ему в кино или не пойти в кино. Что это значит, что мальчик колеблется? Пойти - там интересное кино, нет не пойду - на улице дождь; нет все-таки пойду - там мои знакомые будут, нет не пойду - промокну под дождем, заболею и завтра не увижу этих знакомых в школе. Т.е мальчик решает, то в сторону идти, то в сторону не идти и мы говорим, что он колеблется. Следующий пример: температура ночью немножко ниже, днем чуть-чуть выше, следующей ночью немножко ниже, следующим днем чуть-чуть выше. Температура повторяет свои изменения. Температура - это уже физическая величина и тут мы уже ближе к науке не то что с мальчиком. Или спрос на мороженное...летом - спор выше, зимой спрос ниже, следующим летом - опять выше, а следующей зимой - опять ниже. Соответственно, количество порции, выпускаемых на заводе производителе мороженного, то больше, то меньше. Это количество порций повторяется периодически. Скажите пожалуйста, а это количество порций точно повторяется или примерно, как вы думаете? Конечно же примерно. Например, летом температура суток днем выше, а ночью ниже, но допустим неделю назад перед этим днем эти значения температуры были другие и при этом все равно днем выше, а ночью ниже. Значит, колебания - это изменения, какой-то величины, пока будем говорить, что любой физической величины, точно или приблизительно повторяющейся со временем. Это и есть нестрогое определение колебания. Давайте запишем строгое определение, что такое колебание.
Колебания - это изменения любой величины в точности или приблизительно повторяющиеся с течением времени.
Мы с вами будем изучать механические колебания, т.е механическое колебательное движение. И начнем мы это изучение с маятника.
Скажите пожалуйста какая величина меняется с течением времени в нашем случае? Меняется энергия...а какая энергия меняется? Потенциальная и кинетические энергии. Но это мы так сказать очень глубоко копнули, а если к этому вопросу подойти проще какая величина еще сама себя повторяет? Расстояние от положения равновесия или просто положения. И мы пока тут не можем повторять такое слово, как амплитуда, нам пока это слово запрещено повторять. Через некоторое время уже на этой лекции его повторять уже можно будет. Еще какое слово? Скорость - величина которая описывает механическое движение. И так при механических колебаниях со временем повторяются: положение, скорость, потенциальная и кинетическая энергии тела и т.д. Этим не ограничивается перечень величин, которые повторяются с течением времени. Например, при колебаниях повторяется высота, которую занимает над уровнем стола шар, подвешенный на нити при отклонении его в крайнее одно или другое положение, как раз поэтому и повторяется потенциальная энергия, а кинетическая энергия при этом связана со скоростью. Равнодействующая всех сил действующая на этот маятник тоже повторяется с течением времени...об этой силе мы будем говорить сегодня еще чуть позже.
Бывают такие ситуации, когда механические колебания - это точное повторение всех величин с течением времени, а бывает, что приблизительно. Например, возьмем тот же маятник. Давайте будем колебать подвешенный на нем шар с увеличивающимися колебаниями. И тогда скажите пожалуйста эти колебания будут в точности повторять предыдущие колебания, которые по силе своей будут меньше, чем последующие. Нет, размах колебаний становится больше. И такие колебания нельзя назвать периодическими. А вот если характеристики с точностью повторяются с течением времени, то такие колебания называются периодическими. Давайте запишем строгое определение периодическим колебаний.
Периодические колебания - это колебания, при которых изменения физических величин в точности повторяются со временем.
Ну а раз так, то это время в течении которого повторяются эти величины, можно каким-то образом назвать. Это будет время в течении, которого совершается одно колебание.
И давайте теперь подробнее разберем характеристики колебаний. Стоит уточнить, что мы будем говорить о периодических колебаниях.
Давайте еще раз повторим строгое определение, что такое период колебаний, но перед этим вспомнил, что такое период вращения.
- Период вращения - время за которое вращающееся тело совершает один оборот. Ну а теперь дадим определение периода колебаний.
- Период колебания - это время в течении, которого тело совершает одно полное колебание.
Если мы поняли, что колебательные и вращательные движения очень схожи, то может быть и вторую величину, которая характеризует вращательное движение можно использовать и для того, чтобы использовать и колебательное движение. Какая это будет величина? Правильно, частота.
Давайте, так же еще раз повторим строгое определение, что такое частота колебаний, но перед этим также вспомним частоту вращений.
- Частота колебаний - физическая величина равная числу колебаний за единицу времени.
Ну а теперь давайте зададим себе вопрос, что значит, что тело колеблется с частотой 50 Гц? Это значит, что за секунду оно совершает 50 колебаний. Что значит, что период колебаний одна пятидесятая секунды? Это значит, что одна пятидесятая требует для того, чтобы совершилось одно колебание...
Но этим не ограничиваются те величины, которыми описываются колебания...
Давайте еще раз запишем, что такое амплитуда колебаний.
Амплитуда колебаний - это максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия
И еще давайте рассмотрим одну важную вещь...
Давайте еще раз повторим, что такое начальные условия.
Начальные условия - это положения и скорость в начальный момент времени
Ну а теперь давайте рассмотрим какие бывают маятники. Сейчас мы посмотрим, несколько маятников и попытаемся дать определение, что же называется маятником.
Давайте еще раз дадим определение самого маятника и его разновидности математического маятника.
Маятник - это тело способное совершать колебания относительно неподвижной точки.
Математический маятник - это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити.
А теперь давайте рассмотрим, чем отличаются различные виды колебаний друг от друга.
Давайте повторим определения затухающих и не затухающих колебаний.
- Незатухающие колебания - это колебания при которых амплитуда этих колебаний остается постоянной.
- Затухающие колебания - это колебания амплитуда, которых уменьшается со временем.
И есть еще одна классификация колебаний, давайте ее так же рассмотрим.
Давайте повторим еще раз определение свободных и вынужденных колебаний.
- Свободные колебания - колебания, происходящие под действием только внутренних сил.
- Вынужденные колебания - это колебания под действием периодической внешней силы.
И последнее...Как вы думаете почему колебания все-таки затухают через длительное время? Потому что есть сила сопротивления воздуха или просто сила трения. Если в колебательную систему искусственно ввести искусственно предмет который будет создавать силу трения, то колебания при этом будут затухать гораздо быстрее, чем при обычных условиях. Оказывается если сила трения будет совсем большой, то колебания затухнут очень быстро. И наконец может произойти так, что не произойдет ни одного колебания. Т.е оказывается для того, чтобы колебания были не затухающими трение должно при этом отсутствовать. Но это относится только к свободным колебаниям. Вынужденные колебания можно сделать не затухающими.
И так на этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.