|
|
|
| (1 промежуточная версия не показана) | | Строка 1: |
Строка 1: |
| | '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]>>[[Физика 8 класс|Физика 8 класс]]>>Физика: Резонанс'''<metakeywords>Физика, класс, урок, на тему, 8 класс, Резонанс</metakeywords> | | '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]>>[[Физика 8 класс|Физика 8 класс]]>>Физика: Резонанс'''<metakeywords>Физика, класс, урок, на тему, 8 класс, Резонанс</metakeywords> |
| | | | |
| - | <br>Отличительной особенностью вынужденных колебаний является зависимость их амплитуды А от частоты V изменения внешней силы. Для изучения этой зависимости можно воспользоваться уже знакомой нам установкой, изображенной на рисунке 36. Если вращать р\чку кривошипа очень медленно, то груз вместе с пружиной будет перемещаться вверх и вниз так же, как и точка подвеса О. Амплитуда вынужденных колебаний при этом будет невелика. При более быстром вращении груз начнет колебаться сильнее, и при частоте вращения, равной собственной частоте пружинного маятника (''V'' = ''V''<sub>соб</sub>), амплитуда его колебаний достигнет максимума. При дальнейшем увеличении частоты вращения ручки амплитуда вынужденных колебаний груза опять станет меньше. А очень быстрое вращение ручки оставит груз почти неподвижным: из-за своей инертности пружинный маятник, не успевая следовать изменениям внешней силы, будет просто "дрожать на месте".<br> | + | <h2>Резонанс</h2> |
| | | | |
| - | Резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при''V'' = ''V''<sub>соб</sub> называется '''резонансом'''.<br>
| + | Если мы выведем качели из положения равновесия и отпустим их, они будут качаться с определенной собственной частотой. Чтобы раскачать качели посильнее, надо подталкивать их с такой же частотой, и тогда периодические внешние толчки попадут в такт с собственными колебаниями качели. Это и будет резонанс. |
| | | | |
| - | График зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты изменения внешней силы изображен на рисунке 38. Этот график называют ''резонансной кривой''. Максимум этой кривой приходится на частоту ''V'', равную собственной частоте колебаний ''V''<sub>соб</sub>.<br>[[Файл:pict_38.jpg]]<br>
| + | Резонанс – это раскачка собственных колебаний системы внешней силой, действующей с той же частотой, и измеряющийся в герцах (Гц). |
| | | | |
| - | Явление резонанса можно продемонстрировать и с нитяными маятниками. Подвесим на рейке массивный шар / и несколько легких маятников, имеющих нити разной длины (рис. 39). Каждый из этих маятников имеет свою собственную частоту колебаний, которую можно определить, зная длину нити и ускорение свободного падения.<br>
| + | <br> |
| | + | [[Image:rezonans01.jpg|500x500px|резонанс]] |
| | + | <br> |
| | | | |
| - | Теперь, не трогая легких маятников, выведем шар 1 из положения равновесия и отпустим. Качания массивного шара вызовут периодические изгибания рейки, вследствие которых на каждый из легких маятников начнет действовать периодически изменяющаяся сила упругости. Частота ее изменений будет равна частоте колебаний шара. Под действием этой силы маятники начнут совершать вынужденные колебания.<br>
| + | <h2>Опыт с маятником</h2> |
| | | | |
| - | При этом мы увидим, что маятники 2 и 3 останутся почти неподвижными. Маятники 4 и 5 будут колебатьсяс немного большей амплитудой.<br>
| + | Давайте сделаем опыт с помощью маятника. Если мы отведем в сторону маятник и отпустим его, то он будет раскачиваться. Допустим, что он делает 48 колебаний в минуту, это значит, что его собственная частота колебаний равна: 48 колебаний/60 секунд = 0,8 Гц. Если подвесить маятник к генератору механических колебаний, который также работает на частоте 0,8 Гц, то мы увидим, что маятник начинает раскачиваться намного быстрее и сильнее. Если остановить маятник и уменьшить частоту генератора всего на одну десятую герца, до 0,7 Гц, то мы увидим, что маятник пытается раскачаться и тут же останавливается. Это происходит потому, что теперь внешние толчки генератора не попадают в такт с собственными колебаниями маятника, и раскачать его не удастся. |
| | + | |
| | + | <br> |
| | + | [[Image:rezonans02.jpg|500x500px|резонанс]] |
| | + | <br> |
| | | | |
| - | А у маятника 6, имеющего такую же длину нити и, следовательно, собственную частоту колебаний, как у шара 1, амплитуда окажется максимальной. Это и есть резонанс.<br>
| + | <h2>Историческая справка</h2> |
| | | | |
| - | Резонанс можно наблюдать и с помощью установки, изображенной на рисунке 40. Основание маятника метронома 1 соединяют нитью 3 с нитью маятника 2. Маятник в этом опыте качается с наибольшей амплитудой тогда, когда частота колебаний метронома ("дергающего" за нить маятника) совпадает с частотой свободных колебаний этого маятника.<br>[[Файл:pict_39,40.jpg]]<br>Резонанс возникает из-за того, чго внешняя сила, действуя в такт со свободными колебаниями тела, все время совершает положительную работу. За счег этой работы энергия колеблющегося тела увеличивается и амплитуда колебаний возрастает.<br>
| + | Существует история про роту солдат, которая маршировала по мосту, мост вошел в резонанс с ритмом этого марша, начал раскачиваться и разрушился. Оказывается, ранее такие катастрофы происходили не раз. Сама большая из них случилась в 1850 году во французском городе Анже. Тогда, при обрушении большого подвесного моста через реку Мэн, погибло более 200 человек. После нескольких таких катастроф в армиях разных стран мира был издан приказ, что при переходе через мост солдаты должны идти не в ногу. |
| | | | |
| - | Явление резонанса может играть как полезную, так и вредную роль.<br>
| + | <br> |
| | + | [[Image:rezonans03.jpg|500x500px|резонанс]] |
| | + | <br> |
| | | | |
| - | Известно, например, что тяжелый язык большою колокола может раскачать даже ребенок, но лишь тогда, когда будет действовать на веревку в такт со свободными колебаниями языка.<br>На применении резонанса основано действие ''язычкового частотомера''. Этот прибор представляет собой набор укрепленных на общем основании упругих пластин различной длины Собственная частота каждой пластины известна. При контакте частотомера с колебательной системой, частоту которой нужно определить, с наибольшей амплитудой начинает колебаться тл нластина, частота которой совпадает с измеряемой частотой. Заметив, какая пластина вошла в резонанс, мы определим частоту колебаний системы.<br>
| + | Подобное правило применяется и для поездов, которые переезжают через мост. Чтобы избежать резонанса поезд на подъезде к мосту или резко сбавляет скорость и проезжает мост на медленном ходу, или наоборот, старается проехать его на максимальной скорости. Главное, чтобы собственная частота моста ни в коем случае не совпала с частотой ударов колес о стыки рельсов. |
| | | | |
| - | С резонансом можно встретиться и тогда, когда это совершенно нежелательно. Так, например, в 1750 г. близ города Анжера во Франции через цепной мост длиной 102 м шел в ногу отряд солдат. Частота их шагов совпала с частотой свободных колебаний моста. Из-за этого размахи колебаний моста резко увеличились (наступил резонано), и цепи оборвались. Мост обрушился в реку.<br>
| + | <h2>Опыт с обручем</h2> |
| | | | |
| - | В 1830 г. по той же причине обрушился подвесной мост около Манчестера в Англии, когда по нему маршировал военный отряд.<br>
| + | Упругие конструкции, такие как мост или крыло самолета, обычно обладают целым рядом собственных частот, и на каждой частоте может происходить резонансная раскачка колебаний. Для примера, можно взять обруч из упругой ленты, установить его на генератор механических колебаний и постепенно увеличивать частоту колебаний начиная с 1 Гц. После того как частота поднимается до 5 Гц, обруч входит в первый резонанс. Продолжаем увеличивать частоту дальше. На частоте в 18 Гц обруч входит во второй резонанс. Продолжаем увеличивать частоту еще дальше. На частоте в 37 Гц обруч входит в третий резонанс. |
| | | | |
| - | В 1906 г. из-за резонанса разрушился и так называемый Египетский мост в Петербурге, по которому проходил кавалерийский эскадрон.<br>
| + | <br> |
| | + | [[Image:rezonans04.jpg|500x500px|резонанс]] |
| | + | <br> |
| | + | |
| | + | <h2>Интересные факты</h2> |
| | | | |
| - | Теперь для предотвращения подобных случаев войсковым частям при переходе через мост приказывают "сбить ногу" и идти не строевым, а вольным шагом.<br>
| + | Рассказывают, что великий русский певец Федор Иванович Шаляпин силой своего голоса мог разбивать стаканы и бокалы. Это происходило потому, что у бокала есть собственная частота колебаний, звук с этой частотой можно услышать, если несильно ударить ложечкой по краю бокала. Чтобы бокал разбился, частота голоса певца должна быть подстроена под собственную частоту колебаний бокала. Тогда стенки бокала начнут резонировать, раскачиваясь все сильнее и сильнее и, в конце концов, бокал лопнет. |
| | | | |
| - | Если же через мост переезжает поезд, то, чтобы избежать резонанса, он проходит его либо на медленном ходу, либо, наоборот, на максимальной скорости (чтобы частота ударов колес о стыки рельсов не оказалась равной собственной частоте моста).<br>
| + | <h2>Акустический резонанс</h2> |
| - | | + | |
| - | Собственной частотой обладает и сам вагон (колеблющийся на своих рессорах). Когда частота ударов его колес на стыках рельсов оказывается ей равной, вагон начинает сильно раскачиваться.<br>
| + | |
| - | | + | |
| - | С резонансом можно встретиться не только на суше, но и в море и даже в воздухе. Так, например, при некоторых частотах вращения гребного вала в резонанс входили целые корабли. А на заре развития авиации некоторые авиационные двигатели вызывали столь сильные резонансные колебания частей самолета, что он разваливался в воздухе.<br><br>'''??? 1. Что такое резонанс? При каком условии он возникает? 2. Опишите опыты, в которых можно наблюдать явление резонанса. 3. Какую роль - полезную или вредную - играет резонанс в жизни людей? Приведите примеры.'''<br><br><br><br>''<br>С.В. Громов, Н.А. Родина, Физика 8 класс''
| + | |
| - | | + | |
| - | ''Отослано читателями из интернет-сайтов''<br>
| + | |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | <sub>Календарно тематическое планирование. [[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Сборник конспектов]] уроков по физике, [[Физика и астрономия|рефераты]] на тему из школьной программы. физика 8 класс онлайн, книги и учебники по физике. [[Физика 8 класс|Школьнику]] подготовиться к уроку.</sub>
| + | |
| - | | + | |
| - | '''<u>Содержание урока</u>'''
| + | |
| - | <u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] конспект урока '''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] опорный каркас
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] презентация урока
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] акселеративные методы
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] интерактивные технологии
| + | |
| - |
| + | |
| - | '''<u>Практика</u>'''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] задачи и упражнения
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] самопроверка
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] домашние задания
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] дискуссионные вопросы
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] риторические вопросы от учеников
| + | |
| - |
| + | |
| - | '''<u>Иллюстрации</u>'''
| + | |
| - | <u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фотографии, картинки
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] графики, таблицы, схемы
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
| + | |
| - |
| + | |
| - | '''<u>Дополнения</u>'''
| + | |
| - | <u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] рефераты'''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] статьи
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фишки для любознательных
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] шпаргалки
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] учебники основные и дополнительные
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] словарь терминов
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] прочие
| + | |
| - | '''<u></u>'''
| + | |
| - | <u>Совершенствование учебников и уроков
| + | |
| - | </u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] исправление ошибок в учебнике'''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обновление фрагмента в учебнике
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] элементы новаторства на уроке
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] замена устаревших знаний новыми
| + | |
| - |
| + | |
| - | '''<u>Только для учителей</u>'''
| + | |
| - | <u></u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] идеальные уроки '''
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] календарный план на год
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] методические рекомендации
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] программы
| + | |
| - | [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обсуждения
| + | |
| - |
| + | |
| - |
| + | |
| - | '''<u>Интегрированные уроки</u>'''<u>
| + | |
| - | </u>
| + | |
| - | | + | |
| - | <br>
| + | |
| | | | |
| - | Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, [http://xvatit.com/index.php?do=feedback напишите нам].
| + | <br> |
| | + | [[Image:rezonans05.jpg|500x500px|резонанс]] |
| | + | <br> |
| | | | |
| - | Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - [http://xvatit.com/forum/ Образовательный форум].
| + | Возьмем два камертона, настроенных на одну частоту, и поставим их друг напротив друга. Ударим по одному камертону, а потом зажмем его ножки. Но звук все еще слышен, потому что это звучит другой камертон, хотя по нему мы не били. Дело в том, что первый камертон раскачал колебания своего резонаторного ящика, этот звук по воздуху возбудил колебания второго резонаторного ящика, а от них загудел и сам второй камертон. |
Текущая версия на 16:50, 1 июня 2015
Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 8 класс>>Физика: Резонанс
Резонанс
Если мы выведем качели из положения равновесия и отпустим их, они будут качаться с определенной собственной частотой. Чтобы раскачать качели посильнее, надо подталкивать их с такой же частотой, и тогда периодические внешние толчки попадут в такт с собственными колебаниями качели. Это и будет резонанс.
Резонанс – это раскачка собственных колебаний системы внешней силой, действующей с той же частотой, и измеряющийся в герцах (Гц).
Опыт с маятником
Давайте сделаем опыт с помощью маятника. Если мы отведем в сторону маятник и отпустим его, то он будет раскачиваться. Допустим, что он делает 48 колебаний в минуту, это значит, что его собственная частота колебаний равна: 48 колебаний/60 секунд = 0,8 Гц. Если подвесить маятник к генератору механических колебаний, который также работает на частоте 0,8 Гц, то мы увидим, что маятник начинает раскачиваться намного быстрее и сильнее. Если остановить маятник и уменьшить частоту генератора всего на одну десятую герца, до 0,7 Гц, то мы увидим, что маятник пытается раскачаться и тут же останавливается. Это происходит потому, что теперь внешние толчки генератора не попадают в такт с собственными колебаниями маятника, и раскачать его не удастся.
Историческая справка
Существует история про роту солдат, которая маршировала по мосту, мост вошел в резонанс с ритмом этого марша, начал раскачиваться и разрушился. Оказывается, ранее такие катастрофы происходили не раз. Сама большая из них случилась в 1850 году во французском городе Анже. Тогда, при обрушении большого подвесного моста через реку Мэн, погибло более 200 человек. После нескольких таких катастроф в армиях разных стран мира был издан приказ, что при переходе через мост солдаты должны идти не в ногу.
Подобное правило применяется и для поездов, которые переезжают через мост. Чтобы избежать резонанса поезд на подъезде к мосту или резко сбавляет скорость и проезжает мост на медленном ходу, или наоборот, старается проехать его на максимальной скорости. Главное, чтобы собственная частота моста ни в коем случае не совпала с частотой ударов колес о стыки рельсов.
Опыт с обручем
Упругие конструкции, такие как мост или крыло самолета, обычно обладают целым рядом собственных частот, и на каждой частоте может происходить резонансная раскачка колебаний. Для примера, можно взять обруч из упругой ленты, установить его на генератор механических колебаний и постепенно увеличивать частоту колебаний начиная с 1 Гц. После того как частота поднимается до 5 Гц, обруч входит в первый резонанс. Продолжаем увеличивать частоту дальше. На частоте в 18 Гц обруч входит во второй резонанс. Продолжаем увеличивать частоту еще дальше. На частоте в 37 Гц обруч входит в третий резонанс.
Интересные факты
Рассказывают, что великий русский певец Федор Иванович Шаляпин силой своего голоса мог разбивать стаканы и бокалы. Это происходило потому, что у бокала есть собственная частота колебаний, звук с этой частотой можно услышать, если несильно ударить ложечкой по краю бокала. Чтобы бокал разбился, частота голоса певца должна быть подстроена под собственную частоту колебаний бокала. Тогда стенки бокала начнут резонировать, раскачиваясь все сильнее и сильнее и, в конце концов, бокал лопнет.
Акустический резонанс
Возьмем два камертона, настроенных на одну частоту, и поставим их друг напротив друга. Ударим по одному камертону, а потом зажмем его ножки. Но звук все еще слышен, потому что это звучит другой камертон, хотя по нему мы не били. Дело в том, что первый камертон раскачал колебания своего резонаторного ящика, этот звук по воздуху возбудил колебания второго резонаторного ящика, а от них загудел и сам второй камертон.
|
