Studiem un pendul - amplitudinea oscilațiilor

Printre secțiunea „Eterna“ pentru „fluctuațiile“ școlii pentru programul de fizică este, probabil, cel mai nostalgic - pentru el întotdeauna amintit cu unele tristețe caldă. Este puțin probabil ca cineva chiar, reamintind subiectul nu vede, în primă instanță, bifați-Tock, tik- takhellip- pendul - „seriozitate“, a unității din cabinetul fizicii. Cu toate acestea, pendul de laborator „ticăie“, dar vederile sale clasice medievale par întotdeauna să spun, balansoar, etern lui tic-tac, tik- takhellip- „nu cred că de secunde în jos.“ Iar sarcina pentru aceste dispozitive nepretențioase este de a arăta clar ce este - fluctuații.

Știm lumea și vedem cât de mult înseamnă în jurul nostru o acțiune simplă și necomplicată. Viblarea este și pendulul Foucault, și ceasuri, precum și electricitate, radio, televiziune, sunet de la difuzor și telefonul mobil preferat este o întreagă colecție de sisteme oscilante. Ei bine, haideți să ne amintim ce a fost predat în școală - amplitudinea oscilațiilor, formulelor, graficii. Deci, ezitație - ce este?

Tot ceea ce ne înconjoară este "puncte materiale", care, dintr-un motiv oarecare, nu sta liniștite. În acest haos al unei varietăți de mișcări, vibrațiile sunt procesul prin care punct material, uneori se spune că sistemul se întoarce întotdeauna la poziția de echilibru, dacă se abate în mod repetat de la el. În acest caz, magnitudinea deviației maxime față de punctul de echilibru se numește amplitudinea oscilațiilor. Cel mai bun dispozitiv pentru demonstrație vibrații mecanice, Desigur, există un pendul bun și vechi - o încărcătură (o minge, un disc sau o tijă) suspendată pe un șir. Fixați-l nemișcat - și aici este starea de echilibru. Scoateți încărcătura deoparte și eliberați ceea ce vedeți? În mod corect, el va începe să-și facă treabă: reveniți la poziția de echilibru, deviați de cealaltă parte, apoi reveniți din nou la poziția de echilibru. Dacă pendulul nu interferează, atunci el, neliniștit, se abate din nou pe partea hellpherin-și atât de continuu, până când, din cauza forța de frecare, el încă nu se oprește.

Pur și simplu sa întâmplat ca orice obiect având în masă, mărimea și alte caracteristici, trebuie să conțină un set de caracteristici care pot fi descrie în mod unic în acest „punct material“, astfel încât comportamentul său din interacțiunea cu mediul a fost previzibil, logic și ușor de înțeles. Aceste caracteristici sunt pendul amplitudinea de oscilație și perioada. Alți parametri utilizați în mod obișnuit - derivatele original, ele sunt parte integrantă a acestora (fază) sau rezultatul unor calcule (frecvență).

Următorul pas în studierea lumii fascinante a oscilațiilor este cel mai simplu experiment pentru a determina parametrii obiectului nostru - pendulul. Dispozitivul pendulului nu este niciodată simplu fir, minge, punct de suspendare. Și cum să găsim amplitudinea oscilațiilor unui astfel de pendul? Este atât de simplu încât o astfel de experiență, așa cum se spune, și în bucătărie ar putea fi făcută. Totul este ușor (în anumite limite). Sarcina inițială: există un pendul suspendat de tavan - un disc metalic pe fir. Suntem interesați de cantitatea de abatere a discului din poziția de echilibru. Când pendulul este staționar, vom marca punctul de echilibru pe perete sau pe ecranul de hârtie instalat în spatele acestuia. Apăsați discul. Pendulul va începe să oscileze, iar umbra de pe disc va "trage" traiectoria pe ecran. Mutarea baghetei (puteți creionul) pe ecran, găsim ultimul punct, când umbra cu oscilații în punctul extrem ne închide indicatorul și face o marcă. Distanța de la punctul de echilibru la marcă va fi amplitudinea oscilațiilor pendulului. Nu este dificil? Și cine se va îndoi.

Desigur, puteți să "modernizați" experimentul cu clopoțe și fluiere electronice cu fotosenzori sau cu laser distanțe, pentru a măsura cu precizie o anumită figură tentantă după punctul zecimal, dar nimic nu-și poate schimba esența - a fost făcută măsurarea celei mai mari deviații a pendulului din poziția de echilibru; amplitudinea este măsurată. În experimentul pe care l-am făcut, este ușor să aflăm un "secret" al pendulului - amplitudinea sa depinde doar de condițiile inițiale, adică de de fapt, de la forța primului șoc care a perturbat starea de echilibru sau energia inițială împărtășită sistemului oscilator atunci când pendulul este deviat cu un unghi față de poziția de echilibru.