Фізика. 11 клас. Вільні та вимушені коливання

Тип: Урок.
Наука: Фізика.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 3.
Короткий опис:

Мета уроку: познайомити учнів з одним із найбільш розповсюджених рухів у природі й техніці — коливальним рухом. З’ясувати умови існування вільних коливань.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.
Демонстрації:
1. Вільні коливання тягарця на нитці й тягарця на пружині.
2. Вимушені коливання.

Хід уроку

I. Організаційний момент

ІІ. Що таке коливання?

Коливання — один з найпоширеніших видів руху н природі й техніці. Коливаються дерева в лісі, пшениця в полі, струни музичних інструментів, мембрана телефону. Коливаються площини й фюзеляж літака, поршні двигуна. Коливальні рухи відбуваються й у житті нашої планети (землетруси, припливи й відливи), і в астрономічних явищах. З коливаннями ми зустрічаємось і в живій природі: биття серця, рух голосових зв’язок тощо.

Коливаннями називаються фізичні процеси, які точно або наближено повторюються через рівні інтервали часу.

У залежності від фізичної природи розрізняють механічні й електромеханічні коливання.

Підвісимо тягарець на нитці (пружині), відведемо його вбік від положення рівноваги й відпустимо.

Тягарець почне здійснювати коливання біля положення рівноваги, тобто здійснювати періодичний рух.

Механічними коливаннями називаються такі рухи тіл, при здійсненні яких через рівні інтервали часу координати тіла, що рухається, його швидкість і прискорення набувають вихідних значень.

III. Вільні і вимушені коливання.

Існують два види коливальних рухів: вільні і вимушені.

Вільні коливання — це коливання, які відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасного впливу зовнішньої сили.

До таких коливань належать, наприклад, коливання маятника, тягарця на нитці, тягарця на пружині, шальки вагів тощо.

(Учням можна дати й інше означення вільних коливань) Вільні коливання — коливання, які відбуваються тільки за рахунок початкового запасу енергії, наданого системі.

Тіло або систему тіл можна змусити здійснювати коливання, докладаючи зовнішню періодичну силу. Скажімо, гойдалку можна розгойдувати, періодично її підштовхуючи.

Коливання, які виникають під дією зовнішніх сил, що змінюються з часом за величиною і напрямом, називаються вимушеними.

IV. Умови існування вільних коливань.

Розглянемо коливання тягарця на нитці або на пружині. У наведених прикладах система здійснює коливання біля положення стійкої рівноваги. Чому ж коливання виникають саме поблизу цього положення системи? Справа в тому, що у разі відхилення системи від положення стійкої рівноваги рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, прагне повернути систему в початкове положення. Ця рівнодійна називається повертальною силою. Однак, повертаючись у положення рівноваги, система внаслідок інерції проскакує його. Після цього виникає повертальна сила, напрямлена тепер у протилежний бік, так і виникають коливання.

Щоб коливання продовжувалися тривалий час необхідно, щоб сили тертя або сили опору були достатньо малими.

Таким, чином, для виникнення в системі вільних коливань необхідне виконання двох умов:

1. Система повинна перебувати біля положення стійкої рівноваги.

2. Сили тертя (опору) повинні бути достатньо малими.

rar

 Завантажити