التذبذبات التي تحدث تحت تأثير القوة المستعادة. الخاصية الرئيسية للأنظمة التذبذبية. سرعة الصوت تعتمد على

الاهتزازات الميكانيكية – هذه حركات تتكرر بالضبط أو تقريبًا على فترات منتظمة. (على سبيل المثال، تأرجح فرع على شجرة ، بندول الساعة ، سيارة على نوابض ، وما إلى ذلك)

التذبذبات مجاناو قسري.

تسمى التذبذبات الناشئة في النظام تحت تأثير القوى الداخليةمجانا... كل الاهتزازات الحرة مبللة. (على سبيل المثال: اهتزازات الأوتار بعد التأثير)

تسمى التذبذبات التي تحدثها الهيئات تحت تأثير القوى الخارجية المتغيرة بشكل دوريقسري (على سبيل المثال: تذبذب قطعة معدنية عند قيام حداد بالطرق).

ظروف الاهتزاز الحرة :

• عندما يتم إخراج الجسم من وضع التوازن ، يجب أن تنشأ قوة في النظام تميل إلى إعادته إلى وضع التوازن ؛
• يجب أن تكون قوى الاحتكاك في النظام صغيرة جدًا (أي تميل إلى الصفر).

… ه قريب → E. ص → ه قريب →…

باستخدام مثال اهتزازات الجسم على الخيط ، نرى تحويل الطاقة ... في الموضع 1 ، نلاحظ توازن النظام التذبذب. السرعة ، وبالتالي الطاقة الحركية للجسم هي الحد الأقصى. عندما ينحرف البندول عن وضع التوازن ، يرتفع إلى ارتفاع ح بالنسبة إلى مستوى الصفر ، عند النقطة A ، يكون للبندول طاقة كامنة ه ص ... عند الانتقال إلى وضع التوازن ، إلى النقطة O ، ينخفض ​​الارتفاع إلى الصفر ، وتزداد سرعة الحمل ، وعند النقطة O كل الطاقة الكامنة ه ص سوف تتحول إلى طاقة حركية E ذوي القربى ... في وضع التوازن ، تكون الطاقة الحركية في أقصى حد لها وتكون الطاقة الكامنة عند أدنى مستوياتها. بعد اجتياز وضع التوازن بالقصور الذاتي ، يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة ، وتنخفض سرعة البندول وفي الحد الأقصى

تسمى الحركة التي تتكرر فيها حالات حركة الجسم بمرور الوقت ، ويمر الجسم عبر موضع توازن ثابت بالتناوب في اتجاهين متعاكسين ، بالحركة التذبذبية الميكانيكية.

إذا تكررت حالات حركة الجسم على فترات منتظمة ، فإن التذبذبات تكون دورية. يسمى النظام الفيزيائي (الجسم) ، الذي تنشأ فيه التذبذبات وتوجد عند الانحراف عن وضع التوازن ، بالنظام التذبذب.

يمكن أن تحدث العملية التذبذبية في النظام تحت تأثير القوى الخارجية والداخلية.

تسمى التذبذبات التي تحدث في النظام تحت تأثير القوى الداخلية فقط بالحرية.

لكي تظهر التذبذبات الحرة في النظام ، من الضروري:

1. وجود موضع توازن مستقر للنظام ، وبالتالي ، ستظهر التذبذبات الحرة في النظام الموضح في الشكل 13.1 ، أ ؛ في الحالتين (ب) و (ج) لن تنشأ.
2. وجود طاقة ميكانيكية زائدة عند نقطة مادية مقارنة بطاقتها في وضع توازن مستقر. لذلك ، في النظام (الشكل 13.1 ، أ) من الضروري ، على سبيل المثال ، إخراج الجسم من وضع التوازن: أي توصيل فائض من الطاقة الكامنة.
3. العمل على النقطة المادية لقوة الاستعادة ، أي يتم توجيه القوة دائمًا نحو وضع التوازن. في النظام الموضح في الشكل. 13.1 ، أ ، قوة الاستعادة هي القوة الناتجة من الجاذبية وقوة رد الفعل الطبيعي \ (\ vec N \) للدعم.
4. في الأنظمة التذبذبية المثالية ، لا توجد قوى احتكاك ، ويمكن أن تستمر التذبذبات الناتجة لفترة طويلة. في الظروف الحقيقية ، تحدث التذبذبات في وجود قوى المقاومة. من أجل أن ينشأ التذبذب ويستمر ، يتم تلقي الطاقة الزائدة نقطة ماديةعند الانتقال من وضع توازن مستقر ، لا ينبغي إنفاقه بالكامل على التغلب على المقاومة عند العودة إلى هذا الوضع.

المؤلفات

Aksenovich L.A. فيزياء المدرسة الثانوية: نظرية. مهام. الاختبارات: كتاب مدرسي. بدل للمؤسسات التي تقدم إيصال Obs. البيئات والتعليم. - س 367-368.

الخصائص العامةجميع أنظمة التذبذب:

وجود وضعية توازن مستقر.

وجود قوة تعيد النظام إلى وضع التوازن.

خصائص الحركة التذبذبية:

السعة - أكبر انحراف (في المعامل) للجسم عن موضع التوازن.

الفترة - الفترة الزمنية التي يصدر خلالها الجسم اهتزازًا كاملًا.

التردد هو عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية.

المرحلة (فرق الطور)

تسمى الاضطرابات المنتشرة في الفضاء ، والابتعاد عن مكان حدوثها أمواج.

الشرط الضروري لظهور الموجة هو الظهور لحظة ظهور اضطراب القوى التي تمنعها ، على سبيل المثال ، القوى المرنة.

أنواع الموجات:

طولي - موجة تحدث فيها التذبذبات على طول اتجاه انتشار الموجة

مستعرض - موجة تحدث فيها التذبذبات بشكل عمودي على اتجاه انتشارها.

خصائص الموجة:

الطول الموجي هو المسافة بين النقاط الأقرب لبعضها البعض ، وتتأرجح في نفس المراحل.

سرعة الموجة هي قيمة تساوي عدديًا المسافة التي تقطعها أي نقطة من الموجة لكل وحدة زمنية.

موجات صوتيه -هذه موجات طولية مرنة. تتعرف الأذن البشرية على اهتزازات بتردد من 20 هرتز إلى 20000 هرتز على شكل صوت.

مصدر الصوت هو جسم يهتز بتردد صوتي.

مستقبل الصوت - جسم قادر على إدراك الاهتزازات الصوتية.

سرعة الصوت هي المسافة التي تنتشرها الموجة الصوتية في ثانية واحدة.

سرعة الصوت تعتمد على:

1. درجات الحرارة.

خصائص الصوت:

1. ملعب كورة قدم

   السعة

   الصوت. يعتمد على سعة الاهتزاز: كلما زادت سعة الاهتزاز ، ارتفع الصوت.

رقم التذكرة 9.نماذج هيكل الغازات والسوائل والمواد الصلبة. الحركة الحرارية للذرات والجزيئات. الحركة البراونية والانتشار. تفاعل جسيمات المادة

تكاد جزيئات الغاز ، التي تتحرك في جميع الاتجاهات ، لا تنجذب إلى بعضها البعض وتملأ الوعاء بأكمله. في الغازات ، المسافة بين الجزيئات أكبر بكثير من حجم الجزيئات نفسها. نظرًا لأن المسافات بين الجزيئات ، في المتوسط ​​، أكبر بعشرات المرات من حجم الجزيئات ، فإنها تنجذب بشكل ضعيف إلى بعضها البعض. لذلك ، ليس للغازات شكلها وحجمها الثابت.

لا تتشتت جزيئات السائل عبر مسافات طويلة ، ويحتفظ السائل في الظروف العادية بحجمه. توجد الجزيئات السائلة بالقرب من بعضها البعض. المسافة بين كل جزيئين أقل من حجم الجزيئات ، لذلك يصبح التجاذب بينهما كبيرًا.

في المواد الصلبة ، يكون التجاذب بين الجزيئات (الذرات) أكبر من جاذبية السوائل. لذلك ، في ظل الظروف العادية ، تحتفظ المواد الصلبة بشكلها وحجمها. في المواد الصلبة ، يتم ترتيب الجزيئات (الذرات) بترتيب معين. هذه عبارة عن جليد ، ملح ، معادن ، إلخ. تسمى هذه الأجسام بلورات.تهتز جزيئات أو ذرات المواد الصلبة حول نقطة معينة ولا يمكنها الانتقال بعيدًا عنها. لذلك لا يحتفظ الجسم الصلب بحجمه فحسب ، بل يحتفظ أيضًا بشكله.

لأن يرتبط t بسرعة حركة الجزيئات ، ثم تسمى الحركة الفوضوية للجزيئات التي تتكون منها الأجسام الحركة الحرارية... تختلف الحركة الحرارية عن الحركة الميكانيكية في أن العديد من الجزيئات تشارك فيها ويتحرك كل منها بشكل عشوائي.

الحركة البراونية - هذه حركة عشوائية لجزيئات صغيرة معلقة في سائل أو غاز ، وتحدث تحت تأثير الجزيئات البيئية. تم اكتشافه واكتشافه لأول مرة في عام 1827 من قبل عالم النبات الإنجليزي ر. براون مثل حركة حبوب اللقاح في الماء ، تُرى بتكبير عالٍ. الحركة البراونية لا تتوقف.

تسمى الظاهرة التي يوجد فيها تغلغل متبادل لجزيئات مادة واحدة بين جزيئات مادة أخرى تعريف.

يوجد التجاذب المتبادل بين جزيئات المادة. في الوقت نفسه ، هناك تنافر بين جزيئات المادة.

على مسافات مماثلة لحجم الجزيئات نفسها ، يكون التجاذب أكثر وضوحًا ، ومع مزيد من الاقتراب ، يكون التنافر.

تذكرة№ 10. التوازن الحراري. درجة حرارة. قياس الحرارة. العلاقة بين درجة الحرارة وسرعة الحركة الفوضوية للجسيمات

يوجد نظامان في حالة توازن حراري إذا لم تتغير معلمات الحالة لكلا النظامين عند التلامس من خلال قسم حراري. لا يتداخل الحاجز الحراري على الإطلاق مع التفاعل الحراري للأنظمة. مع التلامس الحراري ، يصل النظامان إلى حالة توازن حراري.

درجة الحرارة هي كمية فيزيائية تميز تقريبًا متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات النظام العياني في حالة توازن ديناميكي حراري لكل درجة من الحرية.

درجة الحرارة هي كمية فيزيائية تحدد درجة حرارة الجسم.

يتم قياس درجة الحرارة باستخدام موازين الحرارة. الوحدات الرئيسية لقياس درجة الحرارة هي مئوية وفهرنهايت وكلفن.

مقياس الحرارة - جهاز يستخدم لقياس درجة حرارة جسم معين عن طريق مقارنته بالقيم المرجعية ، يتم تحديده تقليديًا كنقاط مرجعية ويسمح لك بضبط مقياس القياس. في هذه الحالة ، تستخدم موازين الحرارة المختلفة علاقات مختلفة بين درجة الحرارة وبعض الخصائص التي يمكن ملاحظتها للجهاز ، والتي يمكن اعتبارها معتمدة بشكل خطي على درجة الحرارة.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد متوسط ​​سرعة الجسيمات.

مع انخفاض درجة الحرارة ، ينخفض ​​متوسط ​​سرعة الجسيمات.

رقم التذكرة 11.الطاقة الداخلية. العمل ونقل الحرارة كطرق لتغيير الطاقة الداخلية للجسم. قانون حفظ الطاقة في العمليات الحرارية

تسمى طاقة الحركة وتفاعل الجسيمات التي يتكون منها الجسم الطاقة الداخلية للجسم.

الطاقة الداخلية للجسم لا تعتمد على الحركة الميكانيكية للجسم ، ولا على موقع هذا الجسم بالنسبة للأجسام الأخرى.

يمكن تغيير الطاقة الداخلية للجسم بطريقتين: عن طريق القيام بعمل ميكانيكي أو عن طريق نقل الحرارة.

انتقال الحرارة.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد طاقة الجسم الداخلية. مع انخفاض درجة الحرارة ، تنخفض الطاقة الداخلية للجسم. تزداد الطاقة الداخلية للجسم عند القيام بعمل عليه.

يمكن أن تنتقل الطاقة الميكانيكية والداخلية من جسم إلى آخر.

هذا الاستنتاج صالح لجميع العمليات الحرارية. مع انتقال الحرارة ، على سبيل المثال ، يعطي الجسم الأكثر دفئًا الطاقة ، ويتلقى الجسم الأقل حرارةً الطاقة.

عندما تنتقل الطاقة من جسم إلى آخر ، أو عندما يتحول نوع من الطاقة إلى طاقة أخرى يصر - يتمسك برأيه .

إذا حدث تبادل حراري بين الأجسام ، فإن الطاقة الداخلية لجميع أجسام التدفئة تزداد بقدر ما تنخفض الطاقة الداخلية لأجسام التبريد.

تذكرة№ 12. أنواع انتقال الحرارة: التوصيل الحراري ، والحمل الحراري ، والإشعاع. أمثلة على انتقال الحرارة في الطبيعة والتكنولوجيا

تسمى عملية تغيير الطاقة الداخلية دون القيام بعمل على الجسم أو الجسم نفسه انتقال الحرارة.

يسمى نقل الطاقة من الأجزاء الأكثر سخونة في الجسم إلى الأجزاء الأقل تسخينًا نتيجة للحركة الحرارية وتفاعل الجسيمات توصيل حراري.

في الحمليتم نقل الطاقة بواسطة نفاثات الغاز أو السائل.

إشعاع -عملية نقل الحرارة بالإشعاع.

يختلف نقل الطاقة عن طريق الإشعاع عن الأنواع الأخرى من نقل الحرارة حيث يمكن إجراؤه في فراغ كامل.

أمثلة على انتقال الحرارة في الطبيعة والتكنولوجيا:

الرياح.جميع الرياح في الغلاف الجوي هي تيارات حرارية على نطاق واسع.

يشرح الحمل الحراري ، على سبيل المثال ، الرياح والنسمات التي تحدث على شواطئ البحار. في أيام الصيف ، ترتفع درجة حرارة الأرض بفعل الشمس أسرع من الماء ، لذلك يسخن الهواء فوق الأرض أكثر من الماء ، وتقل كثافته ويصبح الضغط أقل من ضغط الهواء البارد فوق البحر. نتيجة لذلك ، كما هو الحال في السفن المتصلة ، يتحرك الهواء البارد في اتجاه مجرى النهر من البحر إلى الساحل - تهب الرياح. هذا هو نسيم النهار. في الليل ، يبرد الماء بشكل أبطأ من الأرض ، ويصبح الهواء أكثر برودة على الأرض منه فوق الماء. يتشكل نسيم الليل - حركة الهواء البارد من الأرض إلى البحر.

شعبية.نحن نعلم أن احتراق الوقود مستحيل بدون هواء نقي. إذا لم يدخل الهواء صندوق النار ، الموقد ، أنبوب السماور ، سيتوقف الوقود عن الاحتراق. عادة ما يستخدمون التدفق الطبيعي للهواء - المسودة. لإنشاء سحب فوق الفرن ، على سبيل المثال ، في مصانع الغلايات في المصانع والمحطات ومحطات الطاقة ، يتم تثبيت أنبوب. عندما يحترق الوقود ، يسخن الهواء الموجود فيه. وهذا يعني أن ضغط الهواء في صندوق الاحتراق والأنبوب يصبح أقل من ضغط الهواء الخارجي. بسبب اختلاف الضغط ، يدخل الهواء البارد إلى صندوق الاحتراق ، ويتصاعد الهواء الدافئ إلى أعلى - يتم تشكيل مسودة.

كلما زادت المدخنة المبنية فوق صندوق الاحتراق ، زاد فرق الضغط بين الهواء الخارجي وهواء المدخنة. لذلك ، يزيد الدفع مع زيادة ارتفاع الأنبوب.

تدفئة وتبريد أماكن المعيشة.يضطر سكان البلدان الواقعة في المناطق المعتدلة والباردة من الأرض إلى تدفئة منازلهم. في البلدان الواقعة في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية ، تصل درجة حرارة الهواء حتى في شهر يناير إلى +20 و +30 درجة مئوية. تستخدم هنا الأجهزة التي تبرد الهواء في الغرف. يعتمد كل من تسخين وتبريد الهواء الداخلي على الحمل الحراري.

يُنصح بوضع أجهزة التبريد في الأعلى ، بالقرب من السقف ، بحيث يحدث الحمل الحراري الطبيعي. بعد كل شيء ، الهواء البارد له كثافة أكبر من الهواء الدافئ ، وبالتالي سينخفض.

توجد أجهزة التدفئة في الأسفل. تم تجهيز العديد من المنازل الكبيرة الحديثة بتسخين الماء الساخن. يحدث دوران الماء فيه وتسخين الهواء في الغرفة بسبب الحمل الحراري.

إذا كان التثبيت لتدفئة المبنى موجودًا فيه ، فسيتم تثبيت غلاية في الطابق السفلي ، حيث يتم تسخين المياه. يرتفع الماء الساخن على طول الأنبوب الرأسي من المرجل إلى الخزان ، والذي يوضع عادة في علية المنزل. يتم سحب نظام أنابيب التوزيع من الخزان ، حيث يتدفق الماء من خلاله إلى مشعات مثبتة على جميع الطوابق ، فيمنحهم الحرارة ويعود إلى المرجل حيث يتم تسخينه مرة أخرى. هذا هو الدوران الطبيعي للماء - الحمل الحراري.

حركة تذبذبية + § 25 ، 26 ، خروج 23.

تقلبات هي نوع شائع جدًا من الحركة.ربما تكون قد شاهدت حركات تذبذبية مرة واحدة على الأقل في حياتك في بندول يتأرجح على مدار الساعة أو في فروع الأشجار في مهب الريح. على الأرجح ، قمت بسحب أوتار الجيتار مرة واحدة على الأقل ورأيت كيف يهتز. من الواضح ، حتى لو لم تكن قد رأيت بأم عينيك ، يمكنك على الأقل تخيل كيف تتحرك إبرة في ماكينة الخياطة أو مكبس في المحرك.

في كل هذه الحالات ، لدينا نوع من الجسم يقوم بحركات متكررة بشكل دوري. هذه الحركات بالتحديد هي التي تسمى التذبذبات أو الحركات التذبذبية في الفيزياء. تحدث التذبذبات في حياتنا في كثير من الأحيان.

يبدو- هذه تقلبات في كثافة وضغط الهواء ، موجات الراديو- التغيرات الدورية في قوى المجالين الكهربائي والمغناطيسي ، ضوء مرئي- أيضًا التذبذبات الكهرومغناطيسية ، فقط باختلاف طفيف في الطول الموجي والتردد.
الزلازل- اهتزازات التربة ، المد و الجزر- التغير في مستوى البحار والمحيطات بسبب جاذبية القمر ووصوله إلى 18 مترًا في بعض المناطق ، نبض القلب- تقلصات دورية لعضلة قلب الإنسان ، إلخ.
تغيير اليقظة والنوم والعمل والراحة والشتاء والصيف ... حتى مسيرتنا اليومية إلى العمل والعودة إلى المنزل تندرج تحت تعريف التقلبات ، والتي يتم تفسيرها على أنها عمليات تتكرر تمامًا أو تقريبًا على فترات منتظمة.

التذبذبات ميكانيكية وكهرومغناطيسية وكيميائية وثرموديناميكية وغيرها من التذبذبات.على الرغم من هذا التنوع ، فإنهم جميعًا لديهم الكثير من القواسم المشتركة ، وبالتالي يتم وصفهم بنفس المعادلات.

الصفحة الرئيسية الخصائص العامةتكرار الحركات بشكل دوري - تتكرر هذه الحركات على فترات منتظمة تسمى فترة التذبذب.

دعونا نلخص:الاهتزازات الميكانيكية هي حركات الجسم التي تتكرر تمامًا أو تقريبًا على فترات منتظمة.

فرع خاص من الفيزياء - نظرية التذبذبات - يتعامل مع دراسة قوانين هذه الظواهر. من الضروري التعرف عليها لبناة السفن وبناة الطائرات والمتخصصين في الصناعة والنقل ومبدعي هندسة الراديو والمعدات الصوتية.

في عملية صنع الاهتزازات ، يسعى الجسم باستمرار إلى وضع التوازن. تنشأ التذبذبات بسبب حقيقة أن شخصًا ما أو شيئًا ما قد رفض هذا الجسم من موضع توازنه ، مما يعطي الجسم طاقة ، والتي تحدد اهتزازاته الإضافية.

الاهتزازات التي تحدث فقط بسبب هذه الطاقة الأصلية تسمى الاهتزازات الحرة. هذا يعني أنهم لا يحتاجون إلى مساعدة مستمرة من الخارج للحفاظ على الحركة التذبذبية.

تحدث معظم التقلبات في واقع الحياة مع توهين تدريجي بسبب قوى الاحتكاك ومقاومة الهواء وما إلى ذلك. لذلك ، غالبًا ما تسمى هذه التذبذبات التذبذبات الحرة ، والتي يمكن إهمال التخميد التدريجي لها خلال فترة المراقبة.

في هذه الحالة ، يُطلق على جميع الأجسام المتصلة بالاهتزازات والتي تشارك بشكل مباشر في الاهتزازات مجتمعة نظام التذبذب. بشكل عام ، يقال عادة أن النظام التذبذب هو نظام يمكن أن توجد فيه التذبذبات.

على وجه الخصوص ، إذا اهتز جسم معلق بحرية على خيط ، فإن الجسم نفسه ، التعليق ، سيدخل إلى النظام التذبذب ، ثم يتم ربط التعليق والأرض بجاذبيتها ، مما يجعل الجسم يهتز ، ويعود باستمرار إلى حالة من الراحة.

مثل هذا الجسم هو بندول. في الفيزياء ، يتم تمييز أنواع عديدة من البندولات: الخيط ، والربيع ، وبعض الأنواع الأخرى. جميع الأنظمة التي يمكن فيها تمثيل الجسم المتأرجح أو نظام التعليق الخاص به بشكل تقليدي على شكل خيط هي أنظمة خيطية. إذا تم إزاحة هذه الكرة بعيدًا عن وضع التوازن وتم إطلاقها ، فستبدأ يتردد، أي لأداء حركات متكررة ، تمر بشكل دوري من خلال وضع التوازن.

حسنًا ، البندولات الربيعية ، كما قد تتخيل ، تتكون من جسم ونابض معين يمكن أن يهتز تحت تأثير القوة المرنة للزنبرك.

النموذج الرئيسي لرصد التذبذبات هو ما يسمى بالبندول الرياضي. بندول رياضييسمى جسمًا صغير الحجم (مقارنة بطول الخيط) ، معلقًا على خيط رفيع غير مرن ، كتلته ضئيلة مقارنة بالكتلة هيئة.ببساطة ، في تفكيرنا لا نأخذ في الاعتبار خيط البندول على الإطلاق.

ما هي الخصائص التي يجب أن تمتلكها الأجسام حتى نتمكن من القول بأمان أنها تشكل نظامًا تذبذبيًا ، ويمكننا وصفه نظريًا ورياضيًا.

حسنًا ، فكر بنفسك كيف تحدث الحركة التذبذبية لبندول الخيط.

كتلميح - صورة.