Теория:
Рассмотрим величины, с помощью которых можно охарактеризовать колебания.
Сравним колебания двух качелей на рисунке — пустых качелей и качелей с мальчиком. Качели с мальчиком колеблются с большим размахом, т. е. их крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у пустых качелей.
Наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называется амплитудой колебаний.
Обрати внимание!
Амплитуда колебаний, как правило, обозначается буквой \(А\) и в СИ измеряется в метрах (м).
Пример:
На рисунке ниже амплитудой колебания мальчика на качелях является дуга ОА.
Обрати внимание!
Амплитуду можно измерять также в единицах плоского угла, например в градусах, поскольку дуге окружности соответствует определённый центральный угол, т. е. угол с вершиной в центре окружности.
Колеблющееся тело совершает одно полное колебание, если от начала колебаний проходит путь, равный четырём амплитудам.
Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний.
Обрати внимание!
Период колебаний обозначается буквой \(Т\) и в СИ измеряется в секундах (с).
Пример:
Ударим по столу двумя линейками — металлической и деревянной. Линейки после этого начнут колебаться, но за один и тот же промежуток времени металлическая линейка (А) сделает больше колебаний, чем деревянная (В).
Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний.
Обрати внимание!
Обозначается частота греческой буквой («ню»). За единицу частоты принято одно колебание в секунду. Эта единица в честь немецкого учёного Генриха Герца названа герцем (Гц).
Период колебания \(Т\) и частота колебаний связаны следующей зависимостью:
.
Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха называются собственными колебаниями, а их частота — собственной частотой колебательной системы.
Любая колебательная система имеет определённую собственную частоту, зависящую от параметров этой системы. Например, собственная частота пружинного маятника зависит от массы груза и жёсткости пружины.
Рассмотрим колебания двух одинаковых пустых качелей на рисунке выше. В один и тот же момент времени красные качели из положения равновесия начинают движение вперед, а зеленые качели из положения равновесия движутся назад. Качели колеблются с одной и той же частотой и с одинаковыми амплитудами. Однако эти колебания отличаются друг от друга: в любой момент времени скорости качелей направлены в противоположные стороны. В таком случае говорят, что колебания качелей происходят в противоположных фазах.
Красные пустые качели и качели с мальчиком тоже колеблются с одинаковыми частотами. Скорости этих качелей в любой момент времени направлены одинаково. В этом случае говорят, что качели колеблются в одинаковых фазах.
Физическая величина, называемая фазой, используется не только при сравнении колебаний двух или нескольких тел, но и для описания колебаний одного тела.
Таким образом, колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой.
Источники:
Физика. 9 кл.: учебник / Перышкин А.В., Гутник Е.М. — М.: Дрофа, 2014. — 319 с.
www.ru.depositphotos.com, сайт «Фотобанк с премиум-коллекцией фотографий, векторов и видео»
www.ru.depositphotos.com, сайт «Фотобанк с премиум-коллекцией фотографий, векторов и видео»
www.mognovse.ru, сайт «Можно все»