Механические колебания и волны Звук Гурова Татьяна Образовательный центр «Нива»
Цель презентации Основная цель моей презентации направлена на использование ее на уроках физики курса 9 класса. Для того, чтобы дети лучше усвоили эти темы. Английская пословица гласит: » Я услышал и забыл, я увидел и запомнил, я сделал и понял» . Образовательный центр «Нива»
Колебательные системы КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, системы, в СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ (свободные колебания), колебания, которые могут возбуждаться в колебательной системе под действием начального толчка. Форма и частота собственных колебаний определяются массой и упругостью для механических собственных колебаний и индуктивностью и емкостью для электромагнитных. В реальных системах собственные колебания затухают из-за неизбежных потерь энергии. Образовательный центр «Нива» которых в результате нарушения состояния равновесия могут возбуждаться собственные колебания. Колебательные системы делятся на консервативные (без потерь энергии — идеализация), диссипативные (колебания затухают из-за энергетических потерь, напр. маятник, колебательный контур) и активные, в число которых входят автоколебательные (потери энергии пополняются за счет источника энергии, напр. генераторы электрических колебаний). Колебательные системы различают также по числу степеней свободы.
Маятник 1) математический маятник — материальная точка, совершающая под действием силы тяжести колебательные движения. Приближенно такой маятник может быть осуществлен в виде тяжелого груза достаточно малых размеров, подвешенного на нити. Период колебания маятника, где L — длина нити, g — ускорение свободного падения. Образовательный центр «Нива» 2) Физический маятник — тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести тела. Период колебаний, где I — момент инерции тела, m — масса тела, L — расстояние его центра тяжести С от оси вращения О. Приведенные формулы справедливы лишь при малых амплитудах колебаний. Свойствами маятника пользуются в часах и ряде других приборов.
Затухающие колебания ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ, собственные колебания, амплитуда А которых убывает со временем t по закону экспоненты А(t) = Аоexp (- at) (a — показатель затухания изза диссипации энергии благодаря силам вязкого трения для механических затухающих колебаний и омическому сопротивлению для электромагнитных затухающих колебаний). Количественно затухающие колебания характеризуются декрементом затухания d, добротностью Q = p/d и временем затухания t = 1/a, за которое амплитуда затухающих колебаний убывает в e = 2, 73 раза. Образовательный центр «Нива»
Вынужденные колебания ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ, возникают в системе под действием периодического внешнего воздействия (напр. , вынужденные колебания маятника под действием периодической силы, вынужденные колебания в колебательном контуре под действием периодической электродвижущей силы). Если частота воздействия приближается к частоте собственных колебаний системы, наступает резонанс. Образовательный центр «Нива»
Гармонические колебания ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ, характеризуются изменением колеблющейся величины x (напр. , отклонения маятника от положения равновесия, напряжения в цепи переменного тока и т. д. ) во времени t по закону: x = Asin (w t + j), где А — амплитуда гармонических колебаний, w — угловая частота, j — начальная фаза колебаний. Образовательный центр «Нива»
Резонанс РЕЗОНАНС (франц. resonance, от лат. resono — откликаюсь), резкое возрастание амплитуды установившихся вынужденных колебаний приближении частоты внешнего гармонического воздействия к частоте одного из собственных колебаний системы. Резонанс: a –резонансные кривые линейных осцилляторов при различной добротности Q (Q 3> Q 2 > Q 1), xо 2 – интенсивность колебаний; б- зависимость фазы от частоты при резонансе. Образовательный центр «Нива»
Волны ВОЛНЫ, возмущения, распространяющиеся с конечной скоростью в пространстве и несущие с собой энергию без переноса вещества. Наиболее часто встречаются упругие волны, напр. , звуковые, волны на поверхности жидкости и электромагнитные волны. Несмотря на разную природу, все волны подчиняются общим закономерностям. Если возмущение ориентировано вдоль направления распространения, волна называется продольной (напр. , звуковая волна в газе); если же возмущение лежит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, волна называется поперечной (напр. , упругая волна, распространяющаяся вдоль струны, электромагнитная волна в свободном пространстве). В простейшем случае плоской гармонической волны изменения колеблющейся величины y в точке, отстоящей на расстоянии x от источника возмущений, во времени t происходят по закону: где А — амплитуда колебания, l — длина волны, Т — период колебаний. Более сложные волны можно представить в виде суперпозиции гармонических волн. Образовательный центр «Нива»
Электромагнитные волны ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ, электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитной волны с ~ 300000 км/с (см. Скорость света). В однородных изотропных средах направления напряженностей электрических ( Е) и магнитных ( Н) полей электромагнитных волн перпендикулярны другу и направлению распространения волны, т. е. электромагнитная волна является поперечной. По длине волны l различают: радиоволны с l > 10 -2 см; световые волны (инфракрасные с l ~ 2· 10 -1 — 7, 4· 10 -5 см, видимый свет с l ~ 7, 4· 10 -5 — 4· 10 -5 см, УФ излучение с l ~ 4· 10 -5 — 10 -6 см); рентгеновское излучение с l ~ 10 -5 — 10 -12 см; гамма-излучение с l < 10 -8 см. При прохождении электромагнитной волны через среду возможны процессы отражения, преломления, дифракции и интерференции, дисперсии и др. Образовательный центр «Нива» Шкала электромагнит ных волн (цифрами указана длины волн в метрах).
Продольные волны ПРОДОЛЬНАЯ ВОЛНА, волна, в которой колебания происходят в направлении ее распространения. Пример: звуковая волна в газах и жидкостях. Образовательный центр «Нива»
Поперечные волны ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА, волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны). Образовательный центр «Нива»
Звук ЗВУК, упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах и воспринимаемые ухом человека и животных. Человек слышит звук с частотами от 16 Гц до 20 к. Гц. Звук с частотами до 16 Гц называют инфразвуком 2· 104 -109 Гц — ультразвуком, а 109 -1013 Гц — гиперзвуком. Наука о звуках называется акустикой. Форма колебаний (сверху) и частотноамплитудный спектр (снизу) звуков рояля (основная частота 128 Гц) Образовательный центр «Нива»
Скорость звука СКОРОСТЬ ЗВУКА, скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде — 1500 м/с. Образовательный центр «Нива»
Отражение звука. Эхо ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА, возвращение звуковой волны при встрече с границей раздела двух сред, обладающих различными плотностью и сжимаемостью, «обратно» в ту среду, из которой она подошла к границе раздела. Одно из проявлений отражения звука — эхо. Отражение звука используется в гидролокации, ультразвуковых дефектоскопах и других контрольно-измерительных ультразвуковых устройствах. Образовательный центр «Нива» ЭХО (от имени нимфы Эхо), волна (акустическая, электромагнитная), отраженная от какого-либо препятствия и принятая наблюдателем. Звуковое эхо воспринимается ухом раздельно от первичного сигнала (короткого звукового импульса) лишь в том случае, если оно запаздывает не менее чем на 0, 05 -0, 06 с. Радиоэхо используется в радиолокации, а звуковое эхо — в гидролокации и в ультразвуковой дефектоскопии.
Ультразвук и инфразвук УЛЬТРАЗВУК, не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20 к. Гц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др. ), присутствует в шуме машин. Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химико-технологических процессов, получения эмульсий, сушки, очистки, сварки и других процессов и в медицине — для диагностики и лечения. Образовательный центр «Нива» ИНФРАЗВУК (от лат. infra — ниже, под), не слышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты (менее 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. Изображение человеческого плода (17 недель), полученное с помощью ультразвука частотой 5 МГц
Об авторе Гурова Татьяна n Место учебы: г. Сергиев Посад 14, школа № 12 n Презентация создана в 2007 году n Руководитель: Корнеичева Вера Павловна n Образовательный центр «Нива»
Справочный материал: Энциклопедии Кирилла и Мефодия; n Учебник физики 9 класса; n Дополнительные материалы по физике. n Гурова Татьяна Образовательный центр «Нива»
Содержание: n n n n Колебательные системы Маятник Затухающие колебания Вынужденные колебания Гармонические колебания Резонанс Волны Образовательный центр «Нива» n n n n Электромагнитные волны Продольные волны Поперечные волны Звук Скорость звука Отражение звука. Эхо Ультразвук и инфразвук
Скачать презентацию Механические колебания и волны Звук Гурова Татьяна Образовательный
5a7cbbef5385eb943c17c98dbcb0ef36.ppt