Понятие колебательной системы
Физика колебаний актуальна в разных сферах нашей повседневной жизни, например, в изготовлении телефонов и двигателей.
Колебания - это движение или изменение состояния, обладающее той или иной степенью повторяемости во времени. Совершать их может качающийся маятник или брусок, подвешенный вертикально на пружине.
В качестве колеблющейся системы рассмотрим пружинный маятник. В пружинном маятнике колебания совершаются под действием сил упругости в пределах упругости тела (пружины).
Рисунок 1. Пружинный маятник. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Жирная стрелочка - это .
Из рисунка можем сделать вывод, что: , где - это жёсткость пружины, а - смещение от положения равновесия.
Энергия колебательной системы
Преобразование энергии при колебаниях пружинного маятника: энергия упругой деформации превращается в кинетическую энергию: . То есть:
, где
- - это жёсткость пружины;
- - максимальное значение колеблющейся величины;
- - масса груза;
- - максимальная сокрость движения груза.
Решим простую задачу.
Задача. Дан груз с массой 511 г. Он совершает колебательное движение на пружине жёсткостью 361 Н/м. Амплитуда колебаний 26 см. Найти полную механическую энергию колебаний груза. Трением пренебречь.
Решение.
По условию Нужно найти .
Переведём единицы измерения в СИ. .
Закон сохранения энергии: .
По определению: .
Подставляем значения:
.
Ответ: Дж..
Таким образом, мы рассмотрели на простом примере энергию колебательной системы, при этом дав понятие колебательной системе.