Практическое занятие 3 Свободные механические колебания Энергия колебательного

Практическое занятие 3 Свободные механические колебания. Энергия колебательного движения. Вынужденные колебания. Резонанс. Механические волны. Поток энергии и интенсивность волны. Звук и его характеристики. Ультразвук и инфразвук. Эффект Доплера. 1

Периодический процесс характеризуется повторяемостью во времени какого-то физического параметра: Можно представить суммой простых гармонических процессов: Простой гармонический процесс: 2

Полное графическое представление гармонического колебания тела (точки): t, с 3

Уравнение колебаний тела: Точка m = 10 г колеблется по закону x(t). Определить Fmax. 4

5

Дифференциальное уравнение собственных незатухающих гармонических колебаний: * Если для какого-то параметра системы составляется уравнение *, то: параметр гармонически колеблется с определенной уравнением частотой 6

Пружинный маятник: Электромагнитный контур: 7

Полная механическая энергия незатухающих собственных гармонических колебаний: 8

Собственные незатухающие колебания: Равнодействующая сила – упругая (квазиупругая) В реальных системах обязательно действуют силы трения – сопротивления: 9

На реальную колебательную систему действует внешняя гармонически изменяющаяся сила: Система совершает вынужденные колебания: Вынужденные электромагнитные колебания: 10

А = Аmax при условии: Задача: подвеска реанимобиля – 4 пружинных элемента. Жесткость каждого элемента 10 к. Н/м. Масса автомобиля 2, 5 т. Перевозка больного осуществляется по дороге с выбоинами: метр асфальта – метр выбоины. Какая скорость движения v не допустима? При перевозке пациент должен находиться в состоянии относительного покоя. Колебания реанимобиля должны быть минимальными. 11

Внешняя сила действует через каждый метр пути, период действия силы (l = 1 м): Период собственных колебаний автомобиля: Недопустимое условие транспортировки: 12

Задача: исследовать зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты изменения вынуждающей силы: 13

Уравнение колебаний источника, помещенного в упругую среду: Источник (И) Направление распространения волны Точка среды, удаленная от И на х В отсутствие затухания колебание точки: τ – время распространения волны от И до точки 14

v – скорость распространения волны в среде – волновое число 15

Периодичность во времени Периодичность в пространстве Продольные волны – упругие деформации растяжения – сжатия (все среды) ξ || х. Поперечные волны – упругие деформации сдвига (твердые тела) ξ ┴ х. Интенсивность волны – энергия, переносимая волной через единичную поверхность за единицу времени (плотность потока энергии): 16

Звук – упругие продольные колебания, воспринимаемые человеческим ухом с-1 (Гц) Слуховое ощущение связано с возникновением избыточного над атмосферным звукового давления: пространственным и временным чередованием областей повышенной и пониженной концентрации частиц среды при распространении в среде звуковой волны. 17

То же уравнение в виде связи причина → следствие: Следствие Причина Свойство Акустическое сопротивление – новое свойство среды Амплитуда звукового давления: 18

Объективные характеристики звуковых волн: Спектральный состав Порог слышимости (1000 Гц): Порог болевого ощущения: 19

Безразмерная логарифмическая шкала уровней интенсивности звука 20

Уровень интенсивности звука равен 80 д. Б. Определить интенсивность звука и амплитуду звукового давления. 21

Найти отношение интенсивностей звуков с уровнями интенсивностей L 1 = 50 д. Б и L 2 = 30 д. Б. 22

Два человека кричат с одного места с уровнями интенсивности звука 80 и 88 д. Б (8 и 8, 8 Б). Определить суммарный уровень интенсивности крика. 23

Среда 1 Среда 2 Модель лучей 24

– коэффициент проникновения Коэффициент отражения: 25

b 1 0, 9 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0 0, 1 1 10 . 103 100 1 Согласование 26

Воздух: Вода: 27

Субъективная оценка звукового ощущения Высота тона = f (ν 1, (I-1)) Тембр = f ( спектральный состав) Громкость E – оценка уровня слухового ощущения 28

Геометрическая прогрессия Объективное воздействие х Арифметическая прогрессия Ощущение воздействия у = f (x) Психофизический закон Вебера – Фехнера 29

Объективное воздействие I или p Ощущение воздействия Е = f (I, ν) 30

Кривые равной громкости Порог слухового ощущения 31

Доплеровский сдвиг частоты при отражении механической волны от движущихся эритроцитов равен 50 Гц, частота генератора равна 100 к. Гц. Определите скорость движения крови в кровеносном сосуде. Скорость УЗ волны 1540 м/с. 32

Эффект Доплера – изменение частоты волн, регистрируемых приемником, вследствие относительного движения источника и приемника V 0 УЗ, V, ν И + П 33

Э , V, ν З ПУ ИУЗ УЗГ, ν V 0 Для ИУЗ: Э – приемник УЗ, движущийся навстречу с относительной скоростью VП = V 0 34

Э , V, ν З ПУ ИУЗ УЗГ, ν V 0 ОУЗ, V , ν' Пр, νР Для приемника: Э – источник УЗ (отраженного), движущийся навстречу с относительной скоростью VS = V 0 35

Э , V, ν З ПУ ИУЗ УЗГ, ν Пр, νР Из. Ч, νР V 0 ОУЗ, V , ν' 36

37

Тема следующего занятия: Механические свойства тел. При себе иметь распечатки выдач лекции № 2 38