11 дәріс Тербелістер мен толқындардың физикалық негіздері
жүктеу/скачать 181,3 Kb.
|
11 дәріс (1)
|
№11 дәріс Тербелістер мен толқындардың физикалық негіздері Тербелмелі қозғалыс жасайтын кез-келген жүйені тербелмелі жүйе деп атайды. Тербеліс дегеніміз белгілі бір уақыт интервалдары сайын дәл немесе жуықтап қайталанып отыратын қозғалыс. Денелердің сыртқы күштердің әсерінен периодты түрде өзгеріп отыратын тербелістерін еріксіз тербелістер дейді. Тербеліп тұрған дененің тепе-тендік қалпынан ең үлкен ауытқуының шамасын тербеліс амплитудасы дейді. Тербеліп тұрған дененің (немесе жүйенің) толық бір тербеліс жасауға кеткен уақыт аралығын тербеліс периоды дейді. Тербеліс периоды Т әрпімен белгіленеді және секундпен өлшенеді. Дененің 1с ішінде жасайтын тербелістерінің санын тербеліс жиілігі дейді. Оны гректің ν әрпімен белгілейді және герцпен (Гц) өлшейді. Тербелістің периоды мен жиілігі бір-біріне кері шамалар, яғни және (11.1) Егер t уақыт аралығында N тербеліс жасалынған болса, онда тербеліс периоды формуламен, ал тербеліс жиілігі формуламен анықталады. Уақыттың өтуіне қарай синус немесе косинус заңы бойынша периодты өзгеріп отыратын тербелістерді гармониялық тербелістер дейді. Мәселен синус заңдылығы бойынша гармониялық тербеліс былай өрнектеледі: x=Аsin(ωt+φ) мұндағы А - тербеліс амплитудасы, (ωt+φ) – тербеліс фазасы және φ - бастапқы фаза, ω – циклдік жиілігі. Г Гармониялық тербелістің фазасы өзгеретін шаманың берілген уақыт моментіңдегі мәнін анықтайды. Ол бұрыштық өлшемдермен (радианмен немесе градуспен) өлшенеді 11.1-сурет Серіппелі маятниктің тербеліс периоды: (11.2) мұндағы m - жүктің массасы, k – серіппенің қатандығы. Серіппелі маятниктің гармониялық тербелісінің толық механикалық энергиясы (11.3) мұндағы А – тербеліс амплитудасы, х- маятниктің тепе-тендік қалпынан ығысу шамасы. Математикалық маятниктің тербеліс периоды: (11.4) Математикалық маятниктің кері қайтарушы күші F=mg sin α а) серіппелі маятниктің циклдік жиілігі: (11.5) б) математикалық маятниктің циклдік жиілігі : (11.6) Жүйеге әсер ететін сыртқы күштің өзгеру жиілігі еркін тербеліс жиілігімен дәл келгенде, еріксіз тербелістің аплитудасының кенет өсіп кету құбылысын резонанс деп атайды. Резонанстың негізгі шарты ω=ω0 Толқын бойында тербеліске түскен бөлшектер толқының таралу бағытына перпендикуляр бағытта тербелетін болса, ондай толқынды көлденең толқын деп атайды. Толқын бойында тербеліске түскен бөлшектер толқынның таралу бағытының бойындағы сызықпен тербелетін болса, ондай толқынды қума толқын деп атайды. Бір период ішіндегі толқынның таралу қашықтығын толқын ұзындығы дейді. Оны λ әрпімен белгілейді. (11.7) Бұдан толқынның тарау жылдамдығы (11.8 ) Дыбыстық құбылыстарды зерттейтін физиканың бөлімін акустика дейді. Дыбыс толқындары деп адамның есту органдарымен қабылдауға болатын, 16Гц – тен 20000 Гц –ке дейнгі жиіліктегі толқындарды айтады. Дыбыстың қаттылығы оның тербеліс амплитудасымен, ал жоғарлығы тербеліс жиілігімен анықталады. Әрбір синусоидалы дыбыс толқындарын тон дейді. Тербелмелi контур. Актив кедергiсi жоқ контурдағы еркiн тербелiсИ ндуктивтiгi мен сыйымдылығы бар тiзбекте электр тербелiс пайда бола алады. Мұндай тiзбек тербелмелi контур деп аталады. 10.1-суретте тербелмелi процестiң идеалды актив кедергiсiз контурдағы болу сатылары көрсетiлген. 11.4-сурет Егер (11.9) деп белгiлеп алсақ, + . Бұл теңдеудiң шешiмi: q=qmcos(t+) (11.10) Конденсатордың астарларындағы зарядтар гармониялық заңмен өзгередi, жиiлiгi (11.9) теңдеуден анықталады. Бұл жиiлiк контурдың меншiктi жиiлiгi деп аталады. Тербелiстiң периоды Томсон формуласынан анықталады: . (11.11) (11.10) функциясын дифференциялдап ток күшiнiң өрнегiн табамыз: I=-0qsin(t+)=Imcos(t++/2). (11.12) Конденсатордағы кернеу зарядтан 1/С көбейткiшке өзгеше U=qm/Ccos(t+)=Umcos(t+). (11.13) Бұл жерден байқайтынымыз - конденсатордағы ток кернеуден /2 фазаға озып отыратындығы. (11.10) және (11.12) өрнектерiн (11.13) формуласымен салыстырсақ көретiнiмiз - ток ең үлкен мәнге жеткенде заряд пен кернеу нольге тең болады және керiсiнше. (11.12) және (11.13) формулалардан Um=qm/C, Im=0qm, шамаларының амплитудаларының қатынасын алып 0-дi (11.9) формуламен ауыстырсақ, алатынымыз: . (11.14) (11.13) формуласын электр өрiсiнiң ең үлкен мәнi магнит өрiсiнiң ең үлкен мәнiне тең болуы керек деп те алуға болады. = (11.15) жүктеу/скачать 181,3 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|