Затухающие колебания. Резонанс механических колебаний

1. Затухающие колебания. Резонанс механических колебаний. П.30,31 учебника

9 класс
Учитель физики
Четверикова Л.В.
Дата: 12.12.2022

2. Повторим

1.Приведите примеры свободных и
вынужденных колебаний.
2. Рассмотрим колебания ребенка на
качелях, после того, как взрослый
раскачал качели и отошел. Как со
временем будет изменяться амплитуда
колебаний? Почему, как вы думаете?

3. Затухающие колебания.

Амплитуда колебаний
со временем начнет
уменьшаться, так как
происходит потеря
энергии на различные
силы сопротивления.
Такие колебания
называются
затухающими
колебаниями.
Вопрос: Зависит ли скорость затухания от
среды?

4. Резонанс

Сильное раскачивание железнодорожного вагона при случайном
совпадении его собственной частоты колебаний на рессорах с частотой
ударов колес на стыках рельсов.

5. Резонанс

Явление резкого
возрастания амплитуды
вынужденных колебаний
при равенстве частот
вынуждающей силы и
собственной частоты
колебательной системы
называется резонансом.

6.

7. График зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы

Амплитуда установившихся
вынужденных колебаний
достигает своего
наибольшего значения при
условии, что частота v
вынуждающей силы равна
собственной частоте v0
колебательной системы

8.

9.

Понятие резонанса
применимо только к
вынужденным
колебаниям.
При подталкивании качелей в направлении их
движения энергия колебательной системы
пополняется.

10.

Отрицательные свойства резонанса:
Разрушение сооружений.
Обрыв проводов.
Расплескивание воды из ведра.
Раскачивание вагона на стыках рельсов.
Вибрации в трубопроводах.
Раскачивание груза на подъёмном кране.
Полезные свойства резонанса:
Растворение порошкового молока в воде.
Резонаторы в музыкальных инструментах.
Магнитно-резонансное обследование организма.
Раскачивание качелей.
Выталкивание машины, когда она застряла.
Раскачивание языка колокола.

11.

Явление резонанса может приводить к
крупным разрушениям.
1908 год Россия Санкт-Петербург Египетский Мост через реку
Фонтанку сильно раскачался и обрушился, когда по нему
проходил маршевым шагом кавалерийский эскадрон.

12. Явление резонанса может приводить к крупным разрушениям.

Самый яркий пример разрушительного действия
резонанса — это рухнувший 7 ноября 1940 года
почти двухкилометровый Такомский подвесной
мост в США (штат Вашингтон

13. Как предотвратить раскачивание зданий?

Во многих городах мира
строятся небоскребы высотой в
десятки метров.
Железобетонный каркас
небоскребов должен
выдерживать на большой
высоте напор ветра, дующего со
скоростью 150 км/час. В одном
из Нью-йоркских небоскребов
на верхнем этаже установлен
скользящий противовес массой
365 тонн, который
нейтрализует воздействие
ветровой нагрузки и
демпфирует колебания здания.

14. Как предотвратить раскачивание зданий?

В Японии одна из строительных
компаний реализовала более
простое решение: на крыше
небоскреба устанавливается
огромный резервуар с водой. Из-за
огромной массы и инерционности
жидкость реагирует на сотрясения
с запозданием. Колебания здания
нейтрализуются и в значительной
степени гасятся.

15.

В странах Востока, например в Японии, во время землетрясения часто
бывало так, что разрушались железобетонные здания, стальные
мосты, а деревянные пагоды стояли как ни в чем ни бывало. В чем
был секрет пагод?
Секрет пагод на хорошем
изобретательском уровне: внутри
каждой пагоды древние строители
подвешивали сверху вниз
длинную деревянную балку с
грузом на конце. Частоту
колебаний этого своеобразного
маятника подбирали такой, что во
время землетрясения он
раскачивался в противофазе с
самой постройкой, помогая гасить
колебания.

16.

Чтобы избежать резонанса при переезде поезда через мост, он
проходит его либо на медленном ходу, либо на максимальной
скорости ( чтобы частота ударов колес о стыки рельсов не оказалась
равной собственной частоте моста).

17.

Выполним упр. 30 (1,2).
2.
Вопрос: Мальчик нес полное ведро с водой. При определенном темпе ходьбы, вода
стала выплескиваться из ведра. Чем объясняется это явление. Что нужно сделать,
чтобы избежать этого. При какой скорости движения мальчика происходит это
явление, если частота собственных колебаний ведра 1,6 с, а длина шага мальчика
60 см.
Дано:
=1,6 с
v=L/t
t=T=1/ =1/1,6 с=0,625 с
v=0.6 м/0,625 с=0,96 м/с
L=60cм
v-?
1.
3. В какой машине больше трясет, в пустой или нагруженной. Почему?
Задачи для самостоятельного решения:
1.
1. В стакане движущегося поезда начал выплескиваться чай. Почему это
произошло? При какой скорости поезда наблюдается это явление, если длина
рельса 25 м, а период собственных колебаний вагона 2,25 с?
2.
2. Почему при некоторой скорости движения оконные стекла в пассажирском
автобусе начинают дребезжать?
3.
3. Почему все вибрирующие установки высотных зданий ставят на специальные
амортизаторы?
4.
4. Как возможно раскачать тяжелые качели, прикладывая к ним малое усилие и
получить при этом большую амплитуду колебаний?
1.