Образовательный центр «Нива» Гурова Татьяна Механические колебания и волны Звук. - презентация

1 Образовательный центр «Нива» Гурова Татьяна Механические колебания и волны Звук

2 Образовательный центр «Нива» Цель презентации Основная цель моей презентации направлена на использование ее на уроках физики курса 9 класса. Для того, чтобы дети лучше усвоили эти темы. Английская пословица гласит:» Я услышал и забыл, я увидел и запомнил, я сделал и понял».

3 Образовательный центр «Нива» Колебательные системы КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, системы, в которых в результате нарушения состояния равновесия могут возбуждаться собственные колебания. Колебательные системы делятся на консервативные (без потерь энергии идеализация), диссипативные (колебания затухают из-за энергетических потерь, напр. маятник, колебательный контур) и активные, в число которых входят автоколебательные (потери энергии пополняются за счет источника энергии, напр. генераторы электрических колебаний). Колебательные системы различают также по числу степеней свободы. СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ (свободные колебания), колебания, которые могут возбуждаться в колебательной системе под действием начального толчка. Форма и частота собственных колебаний определяются массой и упругостью для механических собственных колебаний и индуктивностью и емкостью для электромагнитных. В реальных системах собственные колебания затухают из-за неизбежных потерь энергии.

4 Образовательный центр «Нива» Маятник 1) математический маятник материальная точка, совершающая под действием силы тяжести колебательные движения. Приближенно такой маятник может быть осуществлен в виде тяжелого груза достаточно малых размеров, подвешенного на нити. Период колебания маятника, где L длина нити, g ускорение свободного падения. 2) Физический маятник тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести тела. Период колебаний, где I момент инерции тела, m масса тела, L расстояние его центра тяжести С от оси вращения О. Приведенные формулы справедливы лишь при малых амплитудах колебаний. Свойствами маятника пользуются в часах и ряде других приборов.

5 Образовательный центр «Нива» Затухающие колебания ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ, собственные колебания, амплитуда А которых убывает со временем t по закону экспоненты А(t) = Аоexp (- at) (a показатель затухания из- за диссипации энергии благодаря силам вязкого трения для механических затухающих колебаний и омическому сопротивлению для электромагнитных затухающих колебаний). Количественно затухающие колебания характеризуются декрементом затухания d, добротностью Q = p/d и временем затухания t = 1/a, за которое амплитуда затухающих колебаний убывает в e = 2,73 раза.

6 Образовательный центр «Нива» Вынужденные колебания ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ, возникают в системе под действием периодического внешнего воздействия (напр., вынужденные колебания маятника под действием периодической силы, вынужденные колебания в колебательном контуре под действием периодической электродвижущей силы). Если частота воздействия приближается к частоте собственных колебаний системы, наступает резонанс.

7 Образовательный центр «Нива» Гармонические колебания ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ, характеризуются изменением колеблющейся величины x (напр., отклонения маятника от положения равновесия, напряжения в цепи переменного тока и т. д.) во времени t по закону: x = Asin (w t + j), где А амплитуда гармонических колебаний, w угловая частота, j начальная фаза колебаний.

8 Образовательный центр «Нива» РЕЗОНАНС (франц. resonance, от лат. resono откликаюсь), резкое возрастание амплитуды установившихся вынужденных колебаний при приближении частоты внешнего гармонического воздействия к частоте одного из собственных колебаний системы. Резонанс Резонанс: a –резонансные кривые линейных осцилляторов при различной добротности Q (Q 3 > Q 2 > Q 1 ), xо 2 – интенсивность колебаний; б- зависимость фазы от частоты при резонансе.

9 Образовательный центр «Нива» Волны ВОЛНЫ, возмущения, распространяющиеся с конечной скоростью в пространстве и несущие с собой энергию без переноса вещества. Наиболее часто встречаются упругие волны, напр., звуковые, волны на поверхности жидкости и электромагнитные волны. Несмотря на разную природу, все волны подчиняются общим закономерностям. Если возмущение ориентировано вдоль направления распространения, волна называется продольной (напр., звуковая волна в газе); если же возмущение лежит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, волна называется поперечной (напр., упругая волна, распространяющаяся вдоль струны, электромагнитная волна в свободном пространстве). В простейшем случае плоской гармонической волны изменения колеблющейся величины y в точке, отстоящей на расстоянии x от источника возмущений, во времени t происходят по закону: где А амплитуда колебания, l длина волны, Т период колебаний. Более сложные волны можно представить в виде суперпозиции гармонических волн.

10 Образовательный центр «Нива» Электромагнитные волны ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ, электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитной волны с ~ км/с (см. Скорость света). В однородных изотропных средах направления напряженностей электрических ( Е) и магнитных ( Н) полей электромагнитных волн перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны, т. е. электромагнитная волна является поперечной. По длине волны l различают: радиоволны с l > 10-2 см; световые волны (инфракрасные с l ~ 2·10-1 7,4·10-5 см, видимый свет с l ~ 7,4·10-5 4·10-5 см, УФ излучение с l ~ 4· см); рентгеновское излучение с l ~ см; гамма-излучение с l < 10-8 см. При прохождении электромагнитной волны через среду возможны процессы отражения, преломления, дифракции и интерференции, дисперсии и др. Шкала электромагнит ных волн (цифрами указана длины волн в метрах).

11 Образовательный центр «Нива» Продольные волны ПРОДОЛЬНАЯ ВОЛНА, волна, в которой колебания происходят в направлении ее распространения. Пример: звуковая волна в газах и жидкостях.

12 Образовательный центр «Нива» ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА, волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны). Поперечные волны

13 Образовательный центр «Нива» ЗВУК, упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах и воспринимаемые ухом человека и животных. Человек слышит звук с частотами от 16 Гц до 20 кГц. Звук с частотами до 16 Гц называют инфразвуком 2· Гц ультразвуком, а Гц гиперзвуком. Наука о звуках называется акустикой. Звук Форма колебаний (сверху) и частотно- амплитудный спектр (снизу) звуков рояля (основная частота 128 Гц)

14 Образовательный центр «Нива» СКОРОСТЬ ЗВУКА, скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде 1500 м/с. Скорость звука

15 Образовательный центр «Нива» ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА, возвращение звуковой волны при встрече с границей раздела двух сред, обладающих различными плотностью и сжимаемостью, «обратно» в ту среду, из которой она подошла к границе раздела. Одно из проявлений отражения звука эхо. Отражение звука используется в гидролокации, ультразвуковых дефектоскопах и других контрольно-измерительных ультразвуковых устройствах. Отражение звука. Эхо ЭХО (от имени нимфы Эхо), волна (акустическая, электромагнитная), отраженная от какого-либо препятствия и принятая наблюдателем. Звуковое эхо воспринимается ухом раздельно от первичного сигнала (короткого звукового импульса) лишь в том случае, если оно запаздывает не менее чем на 0,05-0,06 с. Радиоэхо используется в радиолокации, а звуковое эхо в гидролокации и в ультразвуковой дефектоскопии.

16 Образовательный центр «Нива» УЛЬТРАЗВУК, не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20 кГц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин. Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химико-технологических процессов, получения эмульсий, сушки, очистки, сварки и других процессов и в медицине для диагностики и лечения. Ультразвук и инфразвук ИНФРАЗВУК (от лат. infra ниже, под), не слышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты (менее 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. Изображение человеческого плода (17 недель), полученное с помощью ультразвука частотой 5 МГц

17 Образовательный центр «Нива» Об авторе Гурова Татьяна Гурова Татьяна Место учебы: г.Сергиев Посад - 14,школа 12 Место учебы: г.Сергиев Посад - 14,школа 12 Презентация создана в 2007 году Презентация создана в 2007 году Руководитель: Корнеичева Руководитель: Корнеичева Вера Павловна Вера Павловна

18 Образовательный центр «Нива» Справочный материал: Энциклопедии Кирилла и Мефодия; Энциклопедии Кирилла и Мефодия; Учебник физики 9 класса; Учебник физики 9 класса; Дополнительные материалы по физике. Дополнительные материалы по физике. Гурова Татьяна

19 Образовательный центр «Нива» Содержание: Колебательные системы Колебательные системы Колебательные системы Колебательные системы Маятник Маятник Маятник Затухающие колебания Затухающие колебания Затухающие колебания Затухающие колебания Вынужденные колебания Вынужденные колебания Вынужденные колебания Вынужденные колебания Гармонические колебания Гармонические колебания Гармонические колебания Гармонические колебания Резонанс Резонанс Резонанс Волны Волны Волны Электромагнитные волны Электромагнитные волны Продольные волны Продольные волны Поперечные волны Поперечные волны Звук Скорость звука Скорость звука Отражение звука. Эхо Отражение звука. Эхо Ультразвук и инфразвук Ультразвук и инфразвук