Значение слова “амплитуда” в 11 словарях

(из лат. amplitudo – величина) – наибольшее отклонение переменной величины от ее среднего значения или от некоторого условного нулевого значения, в соответствии с каким-либо законом. В квантовом мире (квантовой физике) понятие “амплитуда вероятности”, то же самое, что и волновая функция, имеет особый смысл.

(Лат. (amplitude – объем, величина) – это величина отклонения вибратора от положения равновесия. Амплитуда определяет силу звука. Чем больше амплитуда, тем громче звук.

1) Наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия;

2) транс. Продолжительность человеческой деятельности.

Годы. амплитуда “величина”. Заимствован в середине 18 века из угол., Rev. амплитуда “величина, диапазон” (Сл. РЛ, XVIII в., I, 61).

Впервые он зафиксирован в Сл. Кург. (382) в смысле “пространство”. Первоначально слово амплитуда использовалось в астрономии и морской науке. Словари конца 19 века. указывают на распространенность термина в геометрии, географии и физике (см. сл. Чудин. 1894, 68). Переносное значение “пролет, ширина” впервые было дано в CSIS 1951 (28).

<рад>> ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■)

Что такое амплитуда

Амплитуда – это наибольшее отклонение величины от равновесия, т.е. максимальное значение колеблющейся величины.

Она измеряется в тех же единицах, в которых измеряется колеблющаяся величина. Например, при рассмотрении механических колебаний, при которых изменяется координата, амплитуда измеряется в метрах.

В случае электрических колебаний, при которых заряд изменяется, он измеряется в кулонах. В случае колебательного тока он измеряется в амперах, а если это напряжение, то в вольтах.

Его часто обозначают, добавляя “0” снизу к букве, обозначающей амплитуду.

Например, пусть колебание будет ∗( ∗ большой x ∗). Символ ∗ ( ∗ big x_ <0>) обозначает амплитуду колебаний этой величины.

Иногда для обозначения амплитуды используется заглавная латинская буква A, поскольку она является первой буквой английского слова “amplitude”.

Используя график, амплитуду можно определить следующим образом (Рисунок 2)

ν = N/t = 1/T

Характеристики осцилляций

Чтобы перейти к гармоническим колебаниям, нам необходимо описать величины, которые помогут нам охарактеризовать эти колебания. Каждое колебательное движение характеризуется следующими величинами: период, частота, амплитуда, фаза.

Формула для периода колебаний

T = t/N

N – количество колебаний [-].

Существует также величина, обратно пропорциональная периоду – это частота. Он показывает, сколько колебаний совершает система в единицу времени.

Формула для частоты

ν = N/t = 1/T

N – число колебаний [-].

  • Амплитуда – максимальное отклонение от положения равновесия. Она измеряется в метрах и обозначается буквами A или xmax.

Он используется в уравнениях гармонических колебаний:

амплитуда

Скорость, с другой стороны, равна нулю в крайних положениях и достигает своего максимального значения, когда тело проходит через положение равновесия.

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам из набора, необходимо добавить его в свой личный кабинет, купив его в каталоге.

Получите удивительные возможности

Конспект урока “Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебательного движения”.

В предыдущем уроке мы говорили о новом типе механического движения – колебательном движении.

Механическое колебательное движение – это движение, при котором состояния тела повторяются во времени, причем тело проходит через положение устойчивого равновесия попеременно в противоположных направлениях.

Если колебания в системе вызваны исключительно внутренними силами, мы называем их бесплатно.

Осцилляторная система это физическая система, в которой происходят колебания и которая существует при отклонении от положения равновесия.

Маятник – это твердое тело, которое колеблется вокруг неподвижной точки или вокруг оси под действием приложенной силы.

В рамках данной темы будет рассмотрен простейший тип колебательного движения – гармонические колебания.

Гармонические колебания – это колебания, при которых смещение колеблющейся точки от положения равновесия изменяется со временем по закону синусов и косинусов.

Смещение от положения равновесия при гармонических колебаниях описывается уравнениями вида:

Эти уравнения называются кинематический закон гармонического движения.

Покажем, что гармонические колебания действительно подчиняются закону синуса или косинуса. Для этого рассмотрим следующую установку.

Возьмите нитяной маятник, выберите небольшой твердый сосуд с маленьким отверстием в дне и наполните его песком, а под систему положите длинную бумажную ленту.

Если ленту перемещать с постоянной скоростью в направлении, перпендикулярном плоскости вибрации, она оставит волнистую дорожку из песка, каждая точка которой соответствует положению вибрирующего груза, когда он проходил над ней. Опыт показывает, что след, который песок оставляет на листе бумаги, является своего рода кривой.

Это называется синусоидальной волной. Из уроков математики в средней школе вы узнаете, что подобные графики имеют такие функции, как

Таким образом, зависящее от времени смещение колеблющейся точки графически представляется в виде синуса или косинуса.

Ось времени проходит через точки, соответствующие положению равновесия маятника tа ось смещения x перпендикулярна ей. График позволяет приблизительно определить координаты заряда в данный момент времени.

Давайте теперь рассмотрим величины, составляющие уравнение колебательного движения.

Перемещение – это величина, которая описывает положение колеблющейся точки в некоторый момент времени по отношению к ее положению равновесия и измеряется расстоянием от положения равновесия до положения точки в этот момент времени.

Амплитуда осцилляция – это максимальное смещение тела из положения равновесия.

Циклическийили круглый частотапоказывает, сколько колебаний совершает тело за 2p секунд.

j0 – это начальная фаза колебания.

Фаза колебания – является аргументом периодической функции, которая, учитывая амплитуду колебаний, определяет состояние колебательной системы в любой момент времени.

Период времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется период ..

Период колебаний обычно обозначается буквой Т и измеряется в секундах в системе СИ.

Количество колебаний в единицу времени называется частота осцилляция. Он обозначается буквой ν. Единицей частоты является одно колебание в секунду. Это устройство названо в честь немецкого ученого Генриха Герца.

Период колебаний и частота колебаний связаны следующим соотношением:

То есть, частота является обратной величиной периода и равна количеству полных колебаний, происходящих за 1 секунду.

Циклическая частота также связана с периодом или частотой колебаний. Эта взаимосвязь может быть выражена математически в следующей форме:

Таким образом, каждое колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой колебания.

Когда тело совершает гармонические колебания, не только его координата, но и такие величины, как сила, ускорение, скорость, также изменяются по закону синуса или косинуса.

Это связано с законами и формулами, в которых эти величины попарно связаны прямо пропорциональной зависимостью, например, закон Гука или второй закон Ньютона. Эти формулы показывают, что сила и ускорение достигают своих наибольших значений, когда вибрирующее тело находится в крайних положениях, где смещение наибольшее, и равны нулю, когда тело проходит через положение равновесия.

Что касается скорости, то она, наоборот, равна нулю в крайних положениях и достигает своего наибольшего значения, когда тело проходит через положение равновесия.

Колебания, практически аналогичные гармоническим, совершаются тяжелым шариком, подвешенным на легкой и малорастяжимой нити, длина которой намного больше диаметра шарика. Такая колебательная система называется математическим маятником.

Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити, прикрепленной к подвесу и находящейся в гравитационном поле.

Также гармонические колебания может совершать груз, подвешенный к пружине, которая колеблется в вертикальной плоскости. Эта осциллирующая система называется пружинный маятник – это система, состоящая из материальной точки с массой m и пружина.

Основные выводы:

– Гармоническое колебание – это колебание, при котором смещение колеблющейся точки от положения равновесия изменяется во времени по закону синуса или косинуса.

– Каждое колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой.

– Амплитуда колебаний – это максимальное смещение тела из положения равновесия.

– Период времени, в течение которого тело совершает одно полное движение, называется период колебаний..

– Количество колебаний в единицу времени называется частота колебаний.

– фаза колебания – аргумент периодической функции, которая для данной амплитуды колебаний определяет состояние колебательной системы в данный момент времени.

– Математический маятник и пружинный маятник – являются простейшими идеализированными колебательными системами, подчиняющимися закону синусов или косинусов.

– Математический маятник – это материальная точка, подвешенная на невесомой, нерастяжимой струне, прикрепленной к подвесу и находящейся в поле гравитации.

– Пружинный маятник – это система, состоящая из материальной точки с массой m и пружина, которая колеблется в вертикальной плоскости.

амплитуда амплитудауПолный орфографический словарь русского языка

значение слова амплитуда

амплитуда

Амплитуда Амплитуда (-значительность, обширность, величие, обозначается заглавной буквой А) – это максимальное значение сдвига или изменения переменной от ее среднего значения при колебательном или волновом движении.

Википедия

1.Размах колебаний, наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

2.Разница между средним и крайним значениями чего-либо.

3. извращенно, то, что находится между крайними проявлениями чего-либо.

Большой современный словарь русского языка

амплитуда

(величина амплитуды)
1) a. колебание – амплитуда колебания, наибольшее отклонение периодически изменяющейся физической величины от нуля (например, отклонение маятника от положения равновесия или максимальное значение переменного тока;)

2. размах, широта.

Новый словарь иностранных языков

амплитуда

ж.
1) Размах колебаний, наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.
2) (a) Разница между средними и крайними значениями чего-либо (b) Транс. То, что находится между крайними проявлениями чего-либо.

Новый словарь русского языка Ефремовой

1. а. Амплитуда колебаний, наибольшее отклонение периодически изменяющейся физической величины от своего значения (например, отклонение маятника от положения равновесия, максимальное значение силы тока в переменном токе);
2)* размах, ширина.

словарь иностранных слов

амплитуда

амплитуда, -y

Словарь русского языка Лопатина

амплитуда

Амплитуда – наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

Словарь русского языка Озиева

амплитуда

(от лат. amplitudo – величина), наибольшее отклонение колеблющейся величины от ее среднего значения или от некоторого значения, условно принимаемого за нуль; см. гармонические колебания.

Современный словарь, ТСБ

амплитуда

амплитуда g.
1) Амплитуда колебаний, наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.
2) (a) Разница между средним и крайним значением чего-либо. То, что находится между крайностями чего-либо.

Ефремовский словарь

амплитуда

Амплитуда, ж. (лат. amplitudo – полнота) (науч.). Разница в пределах, между которыми колеблется некоторая переменная. Амплитуда колебаний маятника. Амплитуда суточных изменений температуры.

Словарь русского языка Ушакова

Амплитуда

Амплитуда, наибольшее отклонение (от нуля) величины, совершающей гармоническое колебание, например, отклонение маятника от положения равновесия, значение электрического тока и напряжения в переменном токе и т.д. Другими словами, A. определяет величину колебания. Колеблющаяся величина достигает своего амплитудного значения (т.е. максимума) один раз в течение каждого полупериода колебаний. При гармонических колебаниях А. является константой. Однако термин “А”. часто применяется в более широком смысле, к величине, значение которой колеблется по закону, более или менее похожему на гармонический, а иногда к колебаниям, которые вообще не являются гармоническими. См. также осцилляции .

Большая советская энциклопедия, БСЭ

амплитуда

амплитудауда, -y

Полный орфографический словарь русского языка

амплитуда

Максимальное значение изменения переменной величины или смещения при колебательном или волновом движении.

Викисловарь

Например, если <a|s1> это амплитуда, с которой частица 1 переходит из s1 в a, и <b|s2> это амплитуда, с которой частица 2 переходит из s2 в b, тогда амплитуда, с которой эти два события произойдут вместе, равна

Например, если <a|s1> это амплитуда, с которой частица 1 переходит из s1 в a, и <b|s2> это амплитуда, с которой частица 2 переходит из s2 в b, тогда амплитуда, с которой эти два события произойдут вместе, равна

Тем не менее, мы все еще можем предсказать, что произойдет за стеной (например, рассчитать амплитуду удара x), если получим два числа: амплитуду удара 1 и амплитуду удара 2.

Понятие амплитуды вибрации: a – слабая вибрация – малая амплитуда; b – сильная вибрация – большая амплитуда.

Если, скажем, под воздействием крупинки магнезии амплитуда маятника достигла четырех делений, то согласно общепринятой концепции причинности, большая амплитуда колебаний соответствует большему количеству вещества, например, десяти граммам.

Когда частица проходит заданный путь, амплитуда этого пути может быть записана как произведение амплитуды пройденного пути и амплитуды оставшегося пути.

Амплитуда перехода от s к x через щель 1 равна амплитуде перехода от s к 1, умноженной на амплитуду перехода от 1 к x:

Например, единица – это амплитуда перехода от s к 1, умноженная на амплитуду перехода от 1 к a и на амплитуду перехода от a к i.

Если две частицы не взаимодействуют, то амплитуда одной частицы, делающей одно, а другой частицы – другое, равна произведению двух амплитуд, то есть амплитуде того, что делали бы две частицы по отдельности.

Эволюция жизни в мире уводит ряд существ от минимальной степени свободы в простейших формах (в зачаточном сознании микроба голос монады почти ничего не достигает, а его поведение определяется в основном демоническими силами, действующими через законы природы, как через его механизм передачи). Высшие животные уже гораздо свободнее микробов, амплитуда их произвольных действий гораздо шире; у человека она несравненно возрастает.

Даниил Леонидович Андреев

Транслитерация: амплитуда
Обратное – адутилипма.
Амплитуда состоит из девяти букв

Период колебаний математического маятника зависит от длины подвеса и ускорения силы тяжести:

Энергия колебательного движения

В механике различают кинетическую и потенциальную энергию. Кинетическая энергия определяется массой тела и его скоростью.

Потенциальная энергия тела в гравитационном поле задается формулой En = mghа потенциальная энергия упруго деформированного тела (например, пружины) – на Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами.

Если внимательно рассмотреть движение груза на пружине (см. рисунки 3.1 и 3.2), то и скорость тела, и упругость пружины будут периодически меняться. Таким образом, и кинетическая, и потенциальная энергия будут периодически меняться. Кинетическая энергия будет максимальной, когда тело пересечет положение равновесия, когда его скорость максимальна. Потенциальная энергия достигнет своего максимального значения через четверть периода, когда отклонение от положения равновесия будет максимальным.

До сих пор мы рассматривали случай колебаний, пренебрегая потерей механической энергии. В этом случае действует закон сохранения механической энергии:
Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Согласно этому закону, максимальное значение потенциальной энергии будет при максимальном отклонении, когда кинетическая энергия (и скорость) равна нулю:

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

где А – максимальное отклонение тела от положения равновесия (амплитуда).

Если в системе нет потерь механической энергии, то

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Из последнего уравнения можно вычислить скорость, с которой тело проходит положение равновесия.

Колебательное движение и механические волны

Колебания как процесс могут распространяться в пространстве. Чтобы доказать это, давайте подвесим несколько маятников к нити, прикрепленной к штативу, и приведем один из них в колебательное движение (рис. 3.11).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Рис. 3.11. Маятники на струне

Через некоторое время все маятники начнут вибрировать. Таким образом, механические колебания могут передаваться от одного тела к другому через упругие связи. Подобное происходит и в природе.

Если уронить камень в воду в озере, можно увидеть, как он распространяется во всех направлениях по кругу – волны, в которых молекулы воды колеблются по вертикали. Поплавок, висящий вблизи точки падения камня, будет совершать только вертикальные колебания, он не будет двигаться в стороны. В этом случае происходит очень сложный процесс. С одной стороны, молекулы воды вибрируют, двигаясь в вертикальном направлении, а с другой стороны, колебания распространяются в горизонтальном направлении. Но молекулы воды не движутся горизонтально. Поэтому пловец на воде, хотя и вибрирует, не приближается к берегу.

Распространяются только колебания молекул воды, т.е. волны. Процесс распространения колебаний в упругой среде называется механическая волна.

Как и любое другое физическое явление, волны имеют свои специфические свойства.

Одной из величин, характеризующих волну, является ее скорость. Все известные науке волны распространяются не мгновенно, а в течение определенного периода времени с определенной скоростью.
Каков механизм возникновения волн?

Волна – процесс распространения колебаний.

Проанализировав рассмотренные ранее примеры, можно заметить, что механическая волна распространяется в упругой среде. Чтобы представить себе процесс распространения волн в упругой среде, смоделируем его с помощью шаров определенной массы, соединенных пружинами (рис. 3.12-а). Если придать определенный импульс шарику слева (рис. 3.12-b), он начнет двигаться вверх, растягивая пружину. Следовательно, сила упругости растянутой пружины будет действовать на другой шарик, заставляя его двигаться в том же направлении. Проявление инерции приведет к тому, что второй шар будет отставать от первого (рис. 3.12-c).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Рис. 3.12: Модель процесса поперечной волны

Если первый шар привести в колебательное движение, то второй шар также начнет колебаться, но с некоторым отставанием по фазе. Третий шарик под действием упругой силы второй пружины также начнет колебаться, еще больше замедляясь по фазе. В результате все шарики будут колебаться с одинаковой частотой, но со сдвигом фаз. Таким образом, поперечная волна будет идти по цепочке.

Если придать первому шару импульс, направленный вдоль прямой линии, соединяющей оси шаров, то возникнет продольная волна. Это можно наблюдать на длинной горизонтальной пружине, прикрепленной одним концом к стене (рис. 3.13): при ударе по концу пружины образуются сгустки и расширения витков, которые распространяются вдоль пружины в виде продольной волны.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Рисунок. 3.13 распространение продольной волны

Если мы повторим модельный эксперимент по созданию волны в цепочке из пружин и шариков (рис. 3.12), мы увидим, что когда первый шар проходит через положение равновесия и движется вверх, на некотором расстоянии от него находится второй шар, который также движется вверх, проходя через положение равновесия, т.е. колебания находятся в одной фазе.

Расстояние между двумя соседними точками волны, которые колеблются в одной фазе, называется длиной волны (рис. 3.14). Например, это расстояние между двумя гребнями волны, образованной брошенным в воду камнем. Длина волны обозначается буквой греческого алфавита λ (лямбда).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Puc. 3.14. Расстояние между двумя соседними точками волны. осциллирующая водная фаза

За один период она проходит расстояние, равное длине волны, поэтому скорость распространения волны может быть определена из этих величин:

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

Длина волны равна произведению скорости распространения на период: λ = υT.

Поскольку период связан с частотой по формуле

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

Возможно и другое определение длины волны: это расстояние, на которое волна распространяется за один период.

Длина волны является универсальным свойством для волновых процессов различной природы.

Пример № 5.

Лодка качается на волне, движущейся со скоростью 2,5 м/с. Расстояние между гребнями волн составляет 2,5 м. Найдите период колебаний лодки.

Дано:
Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами= 2,5 м/с,
l = 8 м.
Решение
Из определения следует, что расстояние между двумя ближайшими хребтами равно
длина волны. Поэтому мы можем записать зависимость между скоростью a
период колебаний в виде
Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
T – ?

Следовательно,
Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Подставляя значения физических величин, получаем

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Ответ:Период колебаний лодки составляет 3,2 с.

Переменное движение и звуковые волны

Звук сопровождает человека на протяжении всей его жизни. Это основное средство общения между людьми, используемое в различных технологических процессах. Как мы знаем, источником звука является вибрирующее тело. Ножки вилки вибрируют, издавая определенный тон, мембрана динамика воспроизводит человеческий голос или звук музыкального инструмента. Распространение этих вибраций и есть то, что мы воспринимаем как звук.

Звук – это продольная волна, распространяющаяся только в упругой среде, такой как воздух, вода, металл, дерево, пластик и т.д.

Роль воздуха в распространении звука была впервые открыта в 1660 году английским физиком Р. Бойлем, который обнаружил, что звук не распространяется под крышкой вакуумного насоса, если из-под нее откачать воздух.

Изучение звука началось очень давно. Поэтому для его характеристики используются определенные величины. Например, высота тона, о которой говорят музыканты, относится к частоте колебаний: чем выше частота, тем выше тон. Громкость звука связана с амплитудой колебаний: чем больше амплитуда, тем громче звук.

Звуковые волны имеют тенденцию отражаться от препятствий. Если звуковая волна ударяется о твердое препятствие (стену или гору), она отражается и слышится эхо. Инженеры использовали свойство отражения для создания устройства для определения глубины воды под днищем корабля. Это называется эхолот или сонар (рис. 3.15).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Puc. 3.15. Диаграмма, объясняющая работу эхолокатора

Передатчик посылает узкий импульсный пучок звуковых волн в направлении дна, а специальный микрофон принимает отраженный сигнал. Измеряя временной интервал между отправкой и получением сигнала, специальный аппарат определяет расстояние до дна.

Человек может слышать звуки только в определенном диапазоне частот. Человеческое ухо чувствительно к вибрациям в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой выше 20 кГц называются ультразвуковыми, а волны с частотой ниже 20 Гц – инфразвуковыми. Ни один из этих звуков не слышен человеку. Но свойства этих волн используются в различных устройствах и приборах. Так, ультразвук используется для стерилизации продуктов питания, очистки поверхностей металлов и пластмасс от загрязнений, медицинских инструментов и приборов, не выдерживающих высоких температур. В медицине ультразвуковые аппараты используются для исследования внутренних органов. В последнее время для проведения бескровных операций используются ультразвуковые хирургические инструменты.

Инфразвук в целом оказывает негативное влияние на живой организм. Поэтому необходимо устранить их источники или применить превентивные меры безопасности. Например, в отраслях, где в производственных технологиях используются сильные низкочастотные вибрации, применяются различные меры по изоляции работников от их воздействия. Например, известны случаи, когда установка нового мощного вентилятора не повышала производительность труда рабочих, а наоборот увеличивала их утомляемость.

Колебательный контур и возникновение электромагнитных колебаний в колебательном контуре

Помимо механических колебаний, в природе встречаются и электромагнитные колебания. Эти колебания генерируются в контуре, который называется колебательным контуром. Это электрическая цепь, состоящая из катушки и конденсатора, соединенных параллельно (рис. 3.16).

Колебательный контур – это электрическая цепь, состоящая из индуктора с индуктивностью и конденсатора, соединенных параллельно.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Рисунок. 3.16. Cxerna колебательного контура

Сопротивление проводников в такой цепи обычно пренебрежимо мало. Для создания колебаний в колебательном контуре конденсатор сначала заряжается зарядом Q0. Затем, в начальный момент времени, между катушками конденсатора создается электрическое поле. Полная энергия цепи в этот момент равна энергии заряженного конденсатора:

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

где Q0 – заряд конденсатора; C – емкость конденсатора.

Когда ключ закрыт, конденсатор начинает разряжаться, и в цепи возникает нарастающий ток. По мере разрядки конденсатора энергия электрического поля уменьшается; она преобразуется в энергию магнитного поля катушки, по которой течет ток I:

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

где I – это ток; L – индуктивность катушки.

В идеальном колебательном контуре полная энергия сохраняется и остается равной энергии электрического поля конденсатора, когда он заряжен. В любой момент времени она равна сумме энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки:

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Когда конденсатор полностью разряжен, энергия электрического поля становится равной нулю, а энергия магнитного поля достигает максимального значения:

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

После этого ток в цепи начинает уменьшаться, магнитный поток также уменьшается. Согласно закону электромагнитной индукции, изменение тока уравновешивается самоиндукцией ЭДС, которая вызвана изменением магнитного потока. Поэтому конденсатор начинает заряжаться, и между его контактами вновь возникает электрическое поле.

По окончании зарядки катушки конденсатора будут иметь заряд, равный первоначальному заряду, но с противоположным знаком.

Затем процесс повторяется, но в обратном направлении. Через некоторое время контур возвращается в исходное положение, и начинается автономный цикл периодической зарядки и перезарядки конденсатора катушкой. При отсутствии потерь на нагрев и излучение колебательный контур будет незатухающим.

В реальных условиях колебания в колебательном контуре будут затухать. Поэтому их следует считать медленными. Их период и частота зависят от параметров колебательного контура, емкости конденсатора и индуктивности катушки. Выдающийся английский физик У. Томсон установил, что
Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерамиУильям (Кельвин) Томсон (1824-1907) был выдающимся английским физиком. Его научная деятельность охватывала широкий спектр тем в области физики, математики и инженерии. Он широко использовал термодинамический метод для объяснения физических явлений; он был продуктивен в изучении электрических и магнитных явлений: его работа по теплопроводности хорошо известна.

Если колебательный контур включить в цепь переменного тока, то он будет создавать вынужденные колебания, частота которых будет равна частоте переменного тока. Их амплитуда будет зависеть от сопротивления проводников цепи и соотношения между частотой переменного тока и собственной частотой цепи. Если эти частоты совпадают, в цепи возникает колебание, амплитуда которого быстро увеличивается. Следовательно, в колебательном контуре возникает резонанс. Это явление используется в радиоприемниках, когда, настроив схему на определенную частоту’ мы принимаем сигналы определенной станции. Изменяя индуктивность катушки или емкость конденсатора, мы изменяем собственную частоту цепи. Если собственная частота контура совпадает с частотой рассматриваемого сигнала, в контуре за счет резонанса возникает значительный ток, который направляется в специальное устройство для дальнейшего усиления и обработки.

Формирование электромагнитных волн

Электромагнитные колебания распространяются через пространство в виде электромагнитных волн. Они заключаются во взаимном преобразовании электрического и магнитного полей, которые вместе создают электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве.

Процесс распространения электромагнитных колебаний называется электромагнитной волной.

Для создания электромагнитных волн, как и волн любой другой природы, необходимо иметь систему, в которой создаются электромагнитные колебания. Для электромагнитных колебаний такой системой будет колебательный контур, состоящий из конденсатора и индукционной катушки.

Современные электронные схемы позволяют поддерживать колебания в течение длительного времени, что, в свою очередь, позволяет излучать электромагнитные волны в течение длительного времени. На этом принципе работают вещательные радиостанции, телевидение и другие средства связи.

Однако сам колебательный контур не может излучать электромагнитные волны, поскольку электрическое поле сосредоточено между витками конденсатора и не возникает вне контура.

Переменные магнитные поля в основном сосредоточены внутри катушки и не распространяются за пределы контура. Исследования показали, что электромагнитные волны могут излучаться в пространство только открытым колебательным контуром, который в своей простейшей форме состоит из двух линейных проводников, соединенных между собой индукционной катушкой (рис. 3.17).

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

Рис. 3.17. Разомкнутый колебательный контур

Чтобы вызвать электромагнитные колебания в разомкнутой цепи, существуют различные способы. Наиболее распространенным из них является способ, при котором индуктор разомкнутого контура образует индуктивную связь с контуром генератора затухающих колебаний (рис. 3.18).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Рисунок 3.17: Сопряжение открытого контура с цепью осциллятора

Вследствие электромагнитной индукции в разомкнутом колебательном контуре катушки Le создается переменная ЭДС, которая индуцирует в проводниках переменный ток. Поскольку электроны, создающие переменный ток в проводниках, движутся с ускоренной скоростью, проводники разомкнутого колебательного контура имеют переменный электромагнитный ноль.

Разомкнутый колебательный контур с электромагнитными колебаниями имеет переменные магнитные и электрические поля. Таким образом, переменное электрическое поле разомкнутого колебательного контура индуцирует свое “собственное” переменное магнитное поле.

Переменное электрическое поле разомкнутого колебательного контура будет вызывать “собственное” переменное магнитное поле.

Индуцированное переменное магнитное поле, в свою очередь, индуцирует индуцированное электрическое поле.

Таким образом, индукционные процессы будут достигать все большего количества точек, а возбужденные
Электромагнитное поле будет распространяться через пространство. На расстоянии нескольких длин волн от разомкнутого колебательного контура в пространстве будет распространяться одиночная электромагнитная волна, в которой будут происходить взаимозависимые, одновременные изменения электрического и магнитного полей, составляющих электромагнитное поле.

Электромагнитная волна может быть графически представлена в виде двух синусоид, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 3.19).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами
Puc. 3.19 Графическое представление электромагнитной волны

На этом рисунке показана существующая зависимость значений векторов напряженности электрического поля E и магнитная индукция В в направлении распространения волны. По направлению эти векторы органически связаны друг с другом и с вектором скорости распространения волны Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами. Их колебания происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях, с вектором скорости Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамивсегда перпендикулярна плоскости колебаний векторов E и Ви его направление определяется правилом правого винта.

Если правый пропеллер повернуть в направлении от вектора E в направлении вектора В по кратчайшему пути его поступательное движение будет указывать направление вектора скорости

Аналитически, колебательный процесс, который является электромагнитной волной, представлен двумя уравнениями для модулей векторов Е и В:

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

где B0 и E0 – амплитуды волн; t – время наблюдения; Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамициклическая частота.

Таким образом, распространение электромагнитной волны происходит как возбуждение взаимосвязанных переменных электрических и магнитных полей в направлении, определяемом правилом правого винта.

Шкала электромагнитного излучения

В ходе исследований, проводимых учеными в течение длительного периода времени, не было найдено ограничений для частоты или длины электромагнитного излучения. Т.е. Бессмысленно говорить о самой короткой или самой длинной волне, ограничивая диапазон электромагнитных волн. Речь может идти только об определенном диапазоне воли, открытом и изученном современной наукой.

Для того чтобы проиллюстрировать разнообразие электромагнитного излучения и зависимость его свойств от длины волны, была составлена шкала, один из вариантов которой приведен на титульном листе. Они расположены по определенным условным диапазонам без четких границ: низкочастотные волны, радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение. Это деление производится с учетом природы их происхождения и особенностей их взаимодействия с веществом. Например, если радиоволны генерируются электромагнитными колебаниями, возбуждаемыми в колебательном контуре с определенной емкостью и индуктивностью, что определяет длину волны, то гамма-излучение генерируется ядерными процессами, связанными с радиоактивным распадом.

Существуют также различия во взаимодействии электромагнитных волн с веществом и в характеристиках распространения через пространство. В то время как видимый свет полностью поглощается тонким слоем бумаги, рентгеновские и гамма-лучи могут проникать не только в человеческое тело, но и в металлы.

Давайте подробнее рассмотрим масштаб электромагнитного излучения.

Низкочастотное излучение излучается различными электроприборами и оборудованием, использующими переменный ток низкой частоты. Он характеризуется низкой энергией и пока не нашел практического применения ни в информационных, ни в энергетических технологиях.

Радиоволны делятся на диапазоны длинных, средних, коротких и ультракоротких волн. Причиной такого разделения является характер их распространения.

В широком диапазоне радиоволны делятся на длинные, средние, короткие и ультракороткие.

Инфракрасное излучение также называют тепловым излучением, поскольку оно присутствует во всех нагретых телах.

В целом, оптический диапазон включает инфракрасное излучение, видимый свет и ультрафиолетовое излучение. Инфракрасное излучение лежит за пределами диапазона длин волн, которые может определить глаз, выше 760 нм, и простирается до 0,1 мм. Его излучают все нагретые тела, заставляя нас чувствовать тепло. При повышении температуры длина волны, на которой происходит максимальное излучение, смещается в сторону более коротких длин волн. Инфракрасное излучение плохо поглощается воздухом и хорошо отражается от поверхности твердых предметов. Это свойство используется в приборах “ночного видения”.

Видимый свет – это диапазон длин волн, которые могут быть восприняты человеческим глазом. Было установлено, что он довольно узкий, в диапазоне от 380 нм до 760 нм. Длины волн в этом диапазоне воспринимаются как свет разных цветов. Свойства света очень разнообразны, и многие из них станут вам понятны только после прочтения следующих параграфов.

На коротком конце видимого диапазона волн находится ультрафиолетовый диапазон, который не воспринимается человеческим глазом. Однако это излучение, взаимодействуя с веществом, может испускать видимый свет. На этом основан неразрушающий анализ веществ, когда по цвету излучения определяется наличие определенных веществ в смеси. Известен способ использования ультрафиолетового излучения для обнаружения поддельных банкнот.

Ультрафиолетовое излучение почти полностью поглощается обычным оконным стеклом.

Ультрафиолетовое излучение обладает сильным бактерицидным действием и широко используется для стерилизации медицинских инструментов и различных медицинских материалов. Невозможно представить себе больничную палату без ламп, излучающих ультрафиолетовый свет.

Однако ультрафиолетовое излучение может оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека при контакте с кожей или слизистыми оболочками. Он вызывает ожоги, которые трудно поддаются лечению.

Рентгеновские снимки известен многим из нас как средство медицинского обследования организма. Впервые его получил и изучил известный физик, украинец по происхождению И. Пулю (1845-1918). Однако так получилось, что первым об открытии сообщил немецкий физик В. Рентген (1845-1928). Впоследствии за это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике.

Рентгеновские лучи обладают высокой проницаемостью и могут проникать через толстые слои материи и даже металлы. Он используется в промышленности для обнаружения внутренних дефектов в металлических изделиях, в медицине для исследования внутренних органов человека и в научных исследованиях структуры материи.

Другой диапазон, гамма-излучение, относится к ядерным процессам и связан с процессами, происходящими в атомных ядрах.

Радиоволны

Радиоволны относятся к диапазону электромагнитных волн с длиной от нескольких километров до десятков километров. В высокочастотном диапазоне радиоволны плавно переходят в инфракрасное излучение, хотя четкая граница не установлена. В своем низкочастотном диапазоне радиоволны граничат с низкочастотным излучением, производимым электрическими устройствами, использующими низкочастотный переменный ток.

Радиоволны имеют четыре диапазона: длинные (λ = 10 4 . 10 3 м), средние (λ = 10 3 . 102 м), короткие (λ =10 2 . 10 м) и ультракороткие (λ 4 . 10 3 м), средние (10 3 -10 2 м), короткие (10 2 . 10 м) и ультракороткие (4 м (длинная длина волны); инфракрасное излучение с длиной волны от 0,1 мм до 760 нм; видимый свет с длиной волны от 380 до 760 нм; ультрафиолетовое излучение с длиной волны от фиолетовой части видимого света до нескольких нанометров; рентгеновские лучи с длиной волны от 10-8 до 10-11 м; гамма-излучение с длиной волны ниже 10-11 м.

Информационный материал о колебательном движении

Уже в древние времена люди, наблюдая за солнцем и луной, определяли единицы измерения времени: год, месяц, день и т.д. Они изобрели солнечные часы, а позже водяные, огненные и песочные часы. Но настоящая революция в создании часов произошла после открытия свойств колебательного движения.

Мы подвешиваем гирю на нитку, выводим ее из равновесия и отпускаем. Груз начнет колебаться, т.е. переходить из одного крайнего положения в другое, повторяя это движение через определенное время. Поэтому колебательное движение имеет важную общую черту с равномерным круговым движением: оба движения являются периодическими (рис. 13.1).

Исследуйте маятники:

Примером простейшего маятника является гиря, вибрирующая на струне или пружине.

Маятник – это твердое тело, которое колеблется благодаря притяжению к Земле или действию пружины. Маятники используются во многих физических приборах. Использование маятников в часах особенно важно: периодичность их колебаний позволяет измерять время. Маятники, которые колеблются под действием пружины, называются пружинными маятниками (рис. 13.2). Колебания пружинного маятника зависят от свойств пружины и массы тела. Маятники, которые колеблются под действием силы тяжести на Земле, называются физическими маятниками (рис. 13.3). Их колебания довольно сложны, поскольку зависят от массы, геометрических размеров, формы маятника и т.д. Чтобы размер и форма тела не влияли на его колебания, мы должны предположить нить, длина которой достаточно велика по сравнению с размером тела, в этом случае тело можно рассматривать как материальную точку. В этом случае нить должна быть легкой и достаточно тонкой, а тело должно находиться на постоянном расстоянии от точки подвеса, чтобы при вибрации тело находилось на постоянном расстоянии от точки подвеса – нерастяжимым. Небольшой металлический шарик диаметром 1-2 см, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити длиной 1-2 м, представляет собой маятник, на колебания которого не влияют размеры, масса тела и свойства нити (рис. 13.4)*. Такой маятник называется нитяным маятником.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамиКолебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Какова амплитуда колебаний

Наблюдая за колебаниями маятника, легко заметить, что существует определенное максимальное расстояние, на которое колеблющееся тело удаляется от своего положения равновесия. Это расстояние называется амплитудой колебаний (рис. 13.5).

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Амплитуда колебаний – это физическая величина, равная максимальному расстоянию, на которое тело удаляется от своего положения равновесия во время колебаний. Амплитуда колебаний обозначается символом A. Единицей измерения амплитуды колебательного движения является метр: [A]=m. При одном движении тело движется по траектории Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамичто составляет приблизительно четыре амплитуды: Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами4 Определите период и частоту колебаний

Колебательное движение – это периодическое движение, поэтому оно характеризуется такими физическими величинами, как период колебаний и частота.

В этом случае длина струны также считается длиной маятника.

В случае нитяного маятника это уравнение является приближенным, поскольку тело движется по дуге окружности, длина которой больше расстояния, называемого амплитудой колебаний. Однако, если амплитуда колебаний мала (намного меньше длины маятника), этой разницей обычно пренебрегают.

Период колебаний – это физическая величина, равная времени, за которое происходит одно колебание. Период колебаний, как и период равномерного движения по окружности, обозначается символом T и рассчитывается по формуле Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамигде t – время наблюдения; N – количество колебаний за это время. Единицей СИ для периода колебаний является секунда: [T]= s.

Частота колебаний – это физическая величина, равная количеству колебаний в единицу времени. Частота вибрации обозначается символом ν (“ню”) и рассчитывается по формуле: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамиЕдиницей частоты колебаний в СИ является герц (“Htz”), названный в честь Генриха Герца (рис. 13.6). Если тело совершает одну вибрацию за одну секунду, частота его вибрации равна одному герцу: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамиЧастота ν и период T колебаний являются взаимно обратными величинами: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерамиМаятники обладают очень важным свойством: если амплитуда колебаний маятника намного меньше его длины, то частота и период колебаний маятника не зависят от амплитуды колебаний. Это свойство малых колебаний было открыто Галилео Галилеем* и лежит в основе механических часов.

Разница между затухающими и незатухающими колебаниями

Выведите качели из равновесия и отпустите их. Качели начинают колебаться. Такие колебания называются свободными колебаниями. Если качели не трогать, то через некоторое время амплитуда колебаний заметно уменьшится, а со временем они вообще перестанут колебаться. Колебания, амплитуда которых уменьшается со временем, называются затухающие колебания.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Свободные колебания всегда затухают. Свободные колебания языка колокола, гитарных струн или ветвей деревьев со временем гасятся. Что можно сделать, чтобы амплитуда колебаний не уменьшалась во времени, т.е. чтобы колебания не были нестационарными? Незатухающие колебания – это колебания, амплитуда которых не меняется с течением времени. Например, игла швейной машины колеблется без демпфирования, пока работает механизм машины (рис. 13.7).

Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

Пример № 6

Маленький тяжелый шарик, подвешенный на нерастяжимой нити длиной 1 м, отклонили от положения равновесия и отпустили. Мяч совершил 15 колебаний за 30 с. Какое расстояние пройдет мяч за 36 секунд, если амплитуда его колебаний равна 5 см? Рассматривайте колебания как незатухающие. Анализ физической проблемы. Амплитуда колебаний намного меньше длины струны, поэтому можно считать, что за одно колебание шарик проходит расстояние, равное четырем амплитудам (4A). Если мы определим количество колебаний за 36 с, то найдем расстояние, пройденное шариком. Количество колебаний мы найдем, определив время одного колебания, которое является периодом колебания.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами,Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами,Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами,Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Решение:

Найдем период колебаний:Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Найдем число колебаний за 36 с:Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Определите расстояние, которое проходит шарик за одно колебание: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Определите расстояние, пройденное мячом за 36 с: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Анализ результатов. За одно колебание шарик проходит 20 см; время колебания больше периода колебания, поэтому расстояние, пройденное шариком, будет больше 20 см. Таким образом, результат является надежным.

Ответ: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Резюме:

Колебательное движение (осцилляция) – Периодическое движение. Различают затухающие и незатухающие колебания. Амплитуда A колебаний – это физическая величина, равная максимальному расстоянию, на которое тело отклоняется от своего равновесного положения во время колебаний. Период T колебаний – это физическая величина, равная времени, в течение которого происходит одно колебание: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами. Единицей СИ для периода колебаний является секунда (с). Частота ν колебаний – это физическая величина, равная количеству колебаний в единицу времени: Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами. Единицей частоты в СИ является герц (Гц). Частота и период колебаний являются взаимно обратными величинами: Колебательное движение в физике - виды, закономерности и определения с примерами

“Механическое движение”:

Вы узнали о механическом движении и его свойствах, узнали о видах механического движения: прямолинейное движение, круговое движение, колебательное движение.

Вы знакомы с некоторыми основными понятиями механики.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Вы научились различать виды механического движения.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Вы научились исследовать равномерное движение с помощью диаграмм пути и диаграмм скоростей.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

Вы исследовали некоторое механическое движение.

Колебательное движение в физике - виды, формулы и определения с примерами

При копировании любых материалов с сайта evkova.org активная ссылка на www.evkova.org обязательна.

Сайт создан командой учителей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи.

Сайт написан, поддерживается и управляется командой преподавателей

Whatsapp и логотип Whatsapp являются торговыми марками корпорации WhatsApp LLC.

Данный веб-сайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой в понимании статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Анна Евкова не предоставляет никаких услуг.

</b|s2></a|s1></b|s2></a|s1></рад>

Читайте далее:
Сохранить статью?