ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физиканы оқыту әдістемесі» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Рис.11.8

и амплитуда колебаний, т.е. коле­бательное движение перестает быть гармоническим, хотя и остается периодическим. Если силы сопротивления в системе доста­точно велики, движение может стать апериодичным.

С затуханием свободных колебаний в реальных колебательных системах ребята хорошо знакомы из повседневной жизни и из на­блюдений за демонстрационными опытами. Полезно показать системы с различной степенью затухания, выявить причины зату­хания, привести примеры систем, где необходимо обеспечить бы­строе затухание колебаний, и систем, где такое затухание крайне нежелательно. Примером систем с малым затуханием могут слу­жить колокол, камертон. После выведения камертона из состоя­ния покоя он может совершать до нескольких тысяч колебаний, т. е. достаточно долго звучать практически без затуханий, с неиз­менной частотой.

Вынужденные механические колебания

Изучение вынужденных колебаний можно начать с примеров тел (систем тел), в которых колебания происходят под действием периодической внешней силы: колебания иглы швейной машины, колебания поршня в двигателе внутреннего сгорания, различные вибрационные машины (для погружения свай в грунт, для сортировки и транспортировки, для уплотнения материала, например бетона и т. д.) Сообщают, что такие колебания называют вынуж­денными. Наибольший интерес представляют случаи, когда перио­дическая внешняя сила действует на систему, в которой могут про­исходить свободные колебания.

Далее демонстрируют вынужденные колебания под действием периодической внешней силы с частотой , и школьники наблю­дают вначале сложное движение маятника, в котором собствен­ные колебания со временем затухают, а затем в установившемся движении маятник совершает уже только вынужденные колебания с частотой. Показывают, что при частоте внешней силы, пре­вышающей собственную частоту системы, установившиеся ко­лебания маятника также происходят с частотой . Таким обра­зом, вынужденные колебания под действием периодической внеш­ней силы совершаются с частотой этой силы. Можно предложить школьникам провести сравнение свободных и вынужденных ко­лебаний в одной и той же системе, объяснить, почему вынужден­ные колебания не затухают.