Главное меню

  • К списку уроков
Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.
27.02.2014 6702 0


Цель: сформулировать понятие резонанс, отрицательные воздействия резо­нанса. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II.   Проверка домашнего задания

1. Приведите примеры колебаний.

2. Приведите примеры апериодического движения.

4. При каком условии они возникают?

5. Что такое математический маятник?

III.  Изучение нового материала

Наряду со свободными колебаниями, происходящими под действием внутрен­них сил, в системе возможны колебания, вызванные периодической внешней силой. Вынужденные колебания происходят под действием внешней периодической силы. Пусть тело совершает колебания под действием периодической силы:

Координата изменяется по закону х = A cos wt.

 Найдем амплитуду вынужденных колебаний маятника пружинного по II закону Ньютона: max - m w2 A cos wt kx + Fo cos wt; at - -w2 A cos wt; - k A cos wt + F cos wt; k - mw.

Из этого следует, что амплитуда колебаний зависит от частоты вынуждаю­щей силы. Если частота вынуждающей силы меньше частоты собственных ко­лебаний w < wn, то при увеличении частоты w разность (wc2 - w2) уменьшается. При частоте w < w0 амплитуда вынужденных колебаний увеличивается с ростом частоты.

Амплитуда вынужденных колебаний обратно пропорциональна квадрату ча­стоты w, амплитуда вынужденных колебаний убывает с ростом частоты.

Демонстрация резонанса маятников. Если частота вынуждающих сил при­близительно равна частоте собственных колебаний, то знаменатель стремится к нулю. В этом случае амплитуда колебаний резко возрастает.

Резонанс - резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при со­впадении частоты внешней силы с частотой собственных колебаний системы.

При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колебани­ями системы.

Многие физические объекты, обладая определенной упругостью, могут совер­шать собственные колебания. Поэтому внешнее периодическое воздействие на них может оказаться резонансным. Изучение явления резонанса позволяет избе­жать отрицательных последствий этих воздействий, и использовать энергети­ческие ресурсы резонансных процессов.

Хорошо известно, что для прекращения расплескивания воды в ведре необхо­димо изменить темп ходьбы. При этом изменяется частота внешней силы.

При землетрясениях разрушаются здания одинаковой высоты, так как их собствен­ная частота колебаний определяется высотой и совпадает с частотой колебания почвы.

Явление резонанса позволяет с помощью сравнительно малой силы полу­чить значительное увеличение амплитуды колебаний (используется в горнодо­бывающей промышленности.) III, Закрепление изученного

1. Что называется резонансом?

2. Каково условие резонанса?

3. Начертите резонансные кривые.

4. Приведите примеры вредного и полезного проявления резонанса.

Домашнее задание

§  28.  Упражнение 23. Задачи с  задачника по Рымкевич А.П