тій же системі, пояснити, чому вимушені коливання не загасають.
Найбільший інтерес при вивченні вимушених коливань представляє явище резонансу. На тій же установці (див. рис. 7) спостерігають різке зростання амплітуди вимушених коливань у випадку, коли частота змушує сили наближається до власної частоти коливань? 0 системи. Таке зростання амплітуди при збігу власної частоти коливань і частоти змушує сили називають резонансом.
Якщо на тій же установці продовжувати і далі збільшувати частоту змушує сили, то можна показати, що амплітуда вимушених коливань починає зменшуватися - при дуже високих частотах через інертність системи вона може стати дуже малою.
Необхідно зупинитися на причинах різкого зростання амплітуди при резонансі. На тій же установці можна показати, що при резонансі сила і зсув в будь-який момент часу збігаються за напрямком. Це означає, що змушує сила протягом періоду здійснює максимальну позитивну роботу, так як, збігаючись у напрямку зі зміщенням тіла, вона весь час «підштовхує» його, найбільш сильно розгойдуючи систему. Енергія джерела витрачається на подолання опору і збільшення амплітуди. Але із зростанням амплітуди коливань зростає сила опору, тому все більша частина енергії витрачається на її подолання [9]. При резонансі амплітуда досягає такого значення, що енергія, яка продовжує надходити від джерела в систему, цілком витрачається на подолання опору. Таким чином, амплітуда при резонансі залежить від значення опору в системі [6].
Резонанс можна демонструвати за допомогою метронома і нитяного маятника (рис. 8). Нитяний маятник ниткою з'єднують з маятником метронома. Па досвіді спостерігають, що при збігу власної частоти коливань нитяного маятника і маятника метронома амплітуда коливань нитяного маятника максимальна.
Рис.8. Метроном і нитяної маятник
Особливу увагу слід приділити обліку та використання резонансних явищ у житті. Наводять приклади шкідливого впливу резонансу (руйнування опор під неврівноваженими конструкціями, наприклад, під погано центровані двигуном, при роботі якого в опорах збуджуються вимушені коливання, тощо), вказують основні шляхи запобігання резонансу - зміна власної частоти коливань системи і використання демпферів - гасителів коливань .
.4 Механічні хвилі
Вивчення механічних хвиль починають з формування загальних уявлень про хвильовий русі. Стан коливального руху передається від одного тіла, що коливається до іншого при наявності зв'язку між ними. Це демонструють спочатку на двох пов'язаних маятниках (рис. 9), потім на пов'язаних між собою коливальних системах різної конструкції (рис. 10).
Ріс.9.Два пов'язаних маятника
Рис.10. Пов'язані між собою коливальні системи різної конструкції
Природа зв'язку може бути різною. Для наведених конструкцій вона є пружною - коливання передаються від одного маятника до іншого завдяки силам пружності. Школярам з базового курсу фізики відомо, що між частинками твердого тіла, рідини, газу діють сили пружності. Поширення хвиль в середовищі демонструють на ланцюжку кульок, пов'язаних один з одним пружинами, або ланцюжку маятників на бифилярно підвісах, також з'єднаних пружинами. На першої моделі...
