Зміст
Вступ
Розділ 1. Коливання
.1 Періодичні коливання
Розділ 2. Фізичний маятник
.1 Основні формули
.2 Кінематика коливань маятника
.3 Динаміка коливань маятника
Розділ 3. Властивості фізичного маятника
.1 Використання маятника в годиннику
.2 Маятник Фуко
.3 Фрикційний маятник Фроуде
.4 Залежність між періодом і довжиною маятника
Висновки
Вступ
Вивчаючи явище, ми одночасно знайомимося з властивостями об'єкта і вчимося їх застосовувати в техніці і в побуті. Як приклад звернемося до хиткому нитяному маятнику. Будь-яке явище «звичайно» підглядав у природі, але може бути передбачене теоретично, або випадково виявлено при вивченні іншого. Ще Галілей звернув увагу на коливання люстри в соборі і «було в цьому маятнику щось, що змусило його зупинитися». Проте спостереження володіють великим недоліком, вони пасивні. Для того щоб перестати залежати від природи, необхідно побудувати експериментальну установку. Тепер ми можемо відтворювати явище в будь-який час. Але яка мета наших дослідів з тим же нитяним маятником? Людина багато чого взяв від «братів наших менших» і тому можна уявити, які досліди провела б з нитяним маятником звичайна мавпа. Вона б спробувала його «на смак», понюхала, смикнула за ниточку і втратила до нього всякий інтерес. Природа навчила її дуже швидко вивчати властивості об'єктів. Їстівних, неїстівних, смачно, несмачно - ось короткий перелік властивостей, які вивчила мавпа. Однак людина пішов далі. Він виявив таку важливу властивість, як періодичність, яке можна виміряти. Будь-яке вимірне властивість об'єкта називають фізичною величиною. Жоден механік світу не знає всіх законів механіки! А чи не можна шляхом теоретичного аналізу або тих же експериментів виділити головні закони. Ті, кому вдалося це зробити, назавжди вписали своє ім'я в історію науки.
У своїй роботі мені б хотілося вивчити властивості фізичних маятників, визначити в якій мірі вже вивчені властивості можна застосувати в практиці, в житті людей, в науці, а може застосовувати їх як методу вивчення фізичних явищ інших областей цієї науки.
Розділ 1. Коливання
Коливання - один з найпоширеніших процесів в природі і техніці. Коливаються висотні будівлі і високовольтні дроти під дією вітру, маятник заведених годин і автомобіль на ресорах під час руху, рівень річки протягом року і температура людського тіла при хворобі.
З коливальними системами доводиться мати справу не тільки в різних машинах і механізмах, термін маятник широко використовують в додатку до систем різної природи. Так, електричним маятником називають ланцюг, що складається з конденсатора і котушки індуктивності, хімічним - суміш хімікатів, що вступають в коливальну реакцію, екологічним маятником - дві взаємодіючі популяції хижаків і жертв. Цей же термін застосовується до економічних систем, в яких мають місце коливальні процеси. Ми також знаємо, що коливальними системами є більшість джерел звуку, що поширення звуку в повітрі можливе лише тому, що саме повітря являє собою свого роду коливальну систему. Більше того, крім механічних коливальних систем, існують електромагнітні коливальні системи, в яких можуть відбуватися електричні коливання, що становлять основу всієї радіотехніки. Нарешті, є дуже багато змішаних - електромеханічних - коливальних систем, використовуваних в самих різних технічних областях.
Ми бачимо, що звук - це коливання щільності і тиску повітря, радіохвилі - періодичні зміни напруженостей електричного і магнітного полів, видиме світло - теж електромагнітні коливання, тільки з дещо іншими довжиною хвилі і частотою. Землетруси - коливання грунту, припливи і відливи - зміна рівня морів і океанів, що викликається притяганням Місяця і досягає у деяких місцевостях 18 метрів, биття пульсу - періодичні скорочення серцевого м'яза людини і т.д. Зміна неспання і сну, праці та відпочинку, зими і літа. Навіть наше щоденне ходіння на роботу і повернення додому потрапляє під визначення коливань, які трактуються як процеси, точно або наближено повторюються через рівні проміжки часу.
Отже, коливання бувають механічні, електромагнітні, хімічні, термодинамічні і різні інші. Незважаючи на таке розмаїття, всі вони мають між собою багато спільного і тому описуються одними і тими ж диференціальними рівняннями. Спеціальний розділ фізики - теорія коливань - займається вивченням закономірностей цих явищ. Знати їх необхідно суднобудівникам і літакобудівникам, фахівцям промисловості і транспорту, творцям радіотехнічної та акустичної апаратури.
Будь-які коливання характеризуються амплітудою - найбільшим відхиленням деякої величини від свого нульо...
