«Колебательное движение»

Колебания - один из самых распространенных процессов в природе и технике.

Приведите примеры колебаний.

Колеблются высотные здания и высоковольтные провода под действием ветра, маятник заведенных часов и автомобиль на рессорах во время движения, уровень реки в течение года и температура человеческого тела при болезни.

Звук - это колебания плотности и давления воздуха, радиоволны - периодические изменения напряженностей электрического и магнитного полей, видимый свет - тоже электромагнитные колебания, только с несколько иными длиной волны и частотой. Землетрясения - колебания почвы, приливы и отливы - изменение уровня морей и океанов, вызываемое притяжением Луны и достигающее в некоторых местностях 18 метров, биение пульса - периодические сокращения сердечной мышцы человека и т.д.

Смена бодрствования и сна, труда и отдыха, зимы и лета...
Даже наше каждодневное хождение на работу и возвращение домой попадает под определение колебаний, которые трактуются как процессы, точно или приближенно повторяющиеся через равные промежутки времени (повторяющееся движение по одной и той же траектории).

Колебания играют огромную роль в жизни человека. Без знания законов колебаний нельзя было создать радио, телевидение, многие современные устройства и машины.

Как и любое движение, колебательное движение характеризуется рядом величин. Основными такими величинами при колебательном движении являются: период, частота и амплитуда.

Амплитуда.

Давайте обсудим количественные характеристики колебаний. Начнем с самой очевидной характеристики, с амплитуды. Амплитуда обозначается большой буквой « А» и измеряется в метрах.

Определение: амплитудой называют максимальное смещение от положения равновесия.

А – амплитуда – [м]

Период

Следующая характеристика, к которой мы переходим, называется период колебаний.

Определение: периодом колебаний называется промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание.

Обратите внимание, что величина «период» обозначается большой буквой «Т», определяется она следующим образом:  - период [c].

Период измеряется в секундах. Здесь еще хотелось бы добавить одну интересную вещь.

Заключается она в том, что, чем больше мы берем колебаний, число колебаний за большее время, тем точнее мы определим период колебаний.

Частота

Следующая величина – это частота.

 Определение: число колебаний, совершенных за единицу времени, называют частотой колебаний.

 - частота – [c-1] Þ [Гц]

Обозначается частота греческой буквой, которая читается как «ню». Мы определяем частоту, сколько колебаний произошло за единицу времени. Частота измеряется величиной [c-1], или  . Эту единицу называют герц в честь немецкого физика Генриха Герца.

Посмотрите, не случайно мы расположили две величины – период и частоту – рядом.

Если вы посмотрите на эти величины, вы увидите, как они между собой связаны:   - период [c].   - частота – [c-1] Þ [Гц]

Период и частота связанные, через число колебаний и время, в течение которых это колебание совершается. Для каждой колебательной системы частота и период есть величины постоянные. Связь между этими величинами довольно проста:  .

Фаза колебаний

В заключение рассмотрим еще одну характеристику колебаний – фазу. О том, что такое фаза, более подробно мы будем говорить в старших классах. Сегодня мы должны  рассмотреть, с чем можно эту характеристику сравнить, сопоставить и как ее для себя определить. Удобнее всего фазу колебаний сопоставить со скоростью движения маятника.

Таким образом, мы изучили колебательное движение и рассмотрели величины, характеризующие колебательное движение. Тогда проведем закрепление пройденного материала.