8- дәріс тақырыбы: Жалпы білім беретін орта мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесі. Мақсаты
жүктеу/скачать 161,94 Kb.
|
№ 8-Дәріс
- Бұл бет үшін навигация:
- 3 . Гармониялық тербелістер.
| 2. Тербеліс периоды және жиілігі. Толық бір тербеліс жасау үшін белгілі бір уақыт керек.
Толық бір тербеліс жасауға кеткен уақыт аралығын тербеліс периоды деп атайды. Тербеліс периоды Т әріпімен белгіленеді және ХБЖ-де секундпен өлшенеді. Жиілік ұғымын енгізу үшін тіреуге екі маятник: біреуі ұзын, екіншісі қысқа іліп, оларды тепе-теңдік қалпынан бірдей қашықтыққа ауытқытып жібереміз. Ұзын маятникке қарағанда қысқа маятниктің бірдей уақытта көп тербеліс жасайтынын көруге болады. Уақыт бірлігіндегі тербелістер санын тербеліс жиілігі деп атайды. Жиілік («ню») әріпімен белгіленеді. Жиілік бірлігіне ХБЖ жүйесінде бір секундтағы тербеліс алынады. Бұл бірлік неміс ғалымы Генрих Герцтің құрметіне герц (Гц) деп аталады. Оқушыларды амплитуда, период және жиілік ұғымдарын қалыптастыру үшін сапалық, сандық есептерді шығарып, жеңіл орындалатын әр түрлі практикалық тапсырмаларды жасауды ұсыну керек. Тербеліс периоды мен оның жиілігінің арасындағы байланыс: ; . (1) (1) қарастырып есептер шығарылады. 3 . Гармониялық тербелістер. Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын негізгі ұғымдарды енгізгеннен кейін гармониялық тербелістер ұғымы енгізіледі. 12-сурет Гармониялық тербеліс ұғымын енгізу үшін 12-суретте көрсетілген қондырғы – серіппелі маятникті қолдануға болады. Бұл тәжірибеде төменгі бөлігінде тесігі бар кішкене ыдысқа құм (немесе боялған сұйық құйылған) салынған, оны тербелмелі қозғалысқа келтіріп, тербеліс жазықтығына перпендикуляр бағытта таспаны тұрақты жылдамдықпен жылжытсақ, онда таспада толқын тәрізді із қалады. 13-суретте алынған қисықтың түрі көрсетілген. Ол синусоида деп аталады. 13-сурет Е гер қандай да бір дене координатасының уақытқа тәуелді графигі синусоида (косинуоида) болса, яғни координата уақыт өтуіне байланысты синус (косинус) заңымен өзгерсе, онда мұндай жағдайда координата да, дене де гармониялық тербеліс жасайды. Физикалық шамалардың уақыт өтуіне байланысты синус және косинус заңы бойынша периодты өзгеруі гармониялық тербеліс деп аталады. Негізгі мектептерде гармониялық тербелістер сапалық түрде қарастырылады. 10 сынып бағдарлы мектепте гармониялық тербелістердің уақыт бойынша өзгеру формуласы қорытылып шығарылады. Сондай-ақ серпімді маятник үшін математикалық маятник үшін әсер ететін күштерді қарастырып, дене тербелісінің үдеуін ( және ) қарастырып, гармониялық тербеліске басқаша анықтама беріліп нақтылана түседі. Тербелмелі қозғалыста жылдамдық пен үдеу, координат сияқты периодты өзгеретінін, әрбір период өткен сайын жылдамдық пен үдеудің векторларының модулі мен бағыты қайталанып отыратынын түсіндіру қажет. Бағдарлы мектепте тербелмелі қозғалыс энергиясының сақталу заңын серпімді немесе математикалық маятникті мысалға алып түсіндіру керек. Тербелмелі қозғалыста кинетикалық энергия потенциалдық энергияға және керісінше түрленеді. Тепе-теңдік қалып пен үлкен ауытқудың екі аралығында кез келген күштерде дененің кинетикалық әрі потенциалдық энергиясы болады, бірақ олардың қосындысы, яғни толық энергия дененің кез келген қалпында -ге тең болады. Тербелуші дененің толық энергиясы оның тербелістерінің амплитудасының квадратына пропорционал: (3) Механикалық энергияның сақталу заңын қолдана отырып, серіппелі және математикалық маятниктер үшін периодтың формуласы қорытылып шығарылады. Маятниктердің тербеліс периодының формуласын жақсы меңгеру үшін оқушыларға тәжірибе жүзінде серіппелі маятник үшін серіппенің қатаңдығы үлкен болса, дененің тербеліс периоды соғұрлым аз болатынын, ал дененің массасы неғұрлым көп болса, тербеліс периоды соғұрлым көп болатынын тексеріп көрсетіп, түсіндіру қажет. Ал математикалық маятник үшін еркін түсу үдеуі мен жіптің ұзындығына байланысты тербеліс жиілігі қалай өзгеретінін өздеріне тәжірибе жасатып, сапалық түрде қорытынды жасап түсіндіруді талап етуге болады. Мысалы – қатаңдығы үлкен серіппе алып тепе-теңдік қалпынан бірдей қашықтыққа ( ) ауытқытқан кезде серпімділік күші ( ) артады. Демек, үдеу артады да, дене сол жолды тезірек жүріп өтеді, яғни период азаяды. Егерде дене массасын арттырса, онда бірдей серпімділік күшінде үдеу азаяды, ал период көбейеді. Математикалық маятник үшін де осы әдісті қолданып түсіндіру керек. Тербелмелі жүйе үшін жасалған қорытындылар үйкеліс күші жоқ жағдайда екенін ескерткен дұрыс. Шын мәнінде үйкеліс күші барлық кез-келген жүйеге әсер етеді. Жүйенің энергиясы уақыт өткен сайын азаяды, тербеліс амплитудасы кемиді, яғни тербелмелі қозғалыс қайталанғанмен, енді тербеліс гармониялық емес. 14-сурет Еркін тербелістің өту құбылысымен, оқушылар күнделікті тұрмыстан, көрсетілген демонстрациялық тәжіриберден жақсы таныс. Мысалға тез өтетін немесе ұзақ уақыт бойы тербеліп, жәй өшетін тербелістерді тәжірибе жасап көрсету керек. жүктеу/скачать 161,94 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|