Практическое занятие № 4

Наименование занятия:Механические колебания и волны.

Цель занятия: отработать навык решения задач по теме.

Подготовка: лекция № 5. Касьянов В.А. Физика. 10 класс. § 50 – 53.

Задание на занятие:

В-1

1. Как будет меняться период колебаний ведерка с водой, подвешенного на длинном шнуре, если из отверстия в его дне постепенно будет вытекать вода?

2. Определите период и частоту колебаний материальной точки, совершившей 50 полных колебаний за 20 с.

3. Найдите массу груза, который на пружине жесткостью 250 Н/м делает 20 колебаний за 16 секунд.

4. Как относятся длины математических маятников, если за одно и то же время один из них совершает 10, а другой 30 колебаний?

5. По графику, приведенному на рисунке, найдите амплитуду, период и частоту колебаний. Напишите уравнение гармонических колебаний.

6. Напишите закон гармонических колебаний, если амплитуда колебаний 1,2 м, а частота колебаний 0,2 Гц.

7. Лодка качается на волне с частотой 0,5 Гц. Какова скорость этой волны, если расстояние между соседними гребнями равно 3 м?

8. Реактивный самолет пролетел со скорость, в два раза превышающей скорость звука, на высоте 5 км над наблюдателем. На каком расстоянии от наблюдателя был был самолет, когда человек услышал звук?

В-2

1. Наливая воду в термос, мы слышим звук. Как меняется его тон по мере заполнение термоса?

2. Колеблющаяся от ветра ветка каждые 2 секунды ударяет в оконное стекло. Найдите период и частоту колебаний ветки.

3. Пружина под действием прикрепленного к ней груза массой 5 кг совершает 45 колебаний в минуту. Найдите коэффициент жесткости пружины.

4. Определите ускорение свободного падения на луне, если маятниковые часы идут на её поверхности в 2,46 раза медленнее, чем на Земле.

5. По графику, приведенному на рисунке, найдите амплитуду, период и частоту колебаний. Напишите уравнение гармонических колебаний.

6. Напишите закон гармонических колебаний, если амплитуда колебаний 5 см, а период колебаний 1с.

7. Какова скорость звука в материале, в котором звуковые волны с частотой 900 Гц имеют длину волны 5 м?

8. Гоночный автомобиль с включенной сиреной мчится со скоростью 306 км/ч. Частота колебаний сирены 400 Гц. Впереди и на обочине стоит другой автомобиль с точно такой же включенной сиреной. Каждый из водителей различает звук сирены другого автомобиля, потому что он выше, чем звук его собственной сирены. Кто из них слышит более высокий звук? Какова частота этого звука?

Содержание отчета:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение и назвать единицы измерения периода и частоты колебаний.

2. Как рассчитать период колебаний пружинного и математического маятника?

3. Записать уравнение гармонических колебаний.

4. Как рассчитать скорость волны? Чему равна скорость звука в воздухе?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Колебания– процессы (изменения состояния), обладающие той или иной повторяемостью во времени.

Механические колебания – движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени. Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени.

Для возникновения колебания тело необходимо вывести из положения равновесия, сообщив либо кинетическую энергию (удар, толчок), либо – потенциальную (отклонение тела).

Свободные колебания — это колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. В реальной жизни все свободные колебания являются затухающими (т.е. их амплитуда, размах, уменьшается с течением времени).

Вынужденные колебания – колебания, которые происходят под действием внешней периодической силы.

Период [T]— время, за которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах (с).

Частота [n] — число полных колеба­ний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).

Циклическая (или круговая) частота - ω = 2πν.

Она связана с периодом отношением

Гармонические колебания – это колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса или косинуса. Смещение определяется формулой

Математический маятник – тело небольших размеров, подвешенное на тонкой нерастяжимой невесомой нити длиной l

	Математический маятник	Пружинный (физический) маятник
Период
Частота
Циклическая частота

Если в каком-нибудь месте твердой, жидкой или газообразной среды возбуждены колебания частиц, то вследствие взаимодействия атомов и молекул среды колебания начинают передаваться от одной точки к другой с конечной скоростью. Процесс распространения колебаний в среде называется волной.

Если T – период волны, а υ – скорость ее распространения, то длина волны

Громкость звука зависит от потока энергии или интенсивности звуковой волны.

Звуковое давление зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне. Порог слышимости соответствует значению давления порядка 10^–10 атм ≈ 10^–5 Па. Болевой порог соответствует значению давления порядка 10^–4 атм ≈ 10 Па.