Превращение энергии при механических колебаниях

 

Превращение энергии при механических колебаниях


При колебательном движении кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот периодически. В крайних положениях, когда отклонение тела равна амплитуде, кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная - будет максимальной. Когда тело проходит положение равновесия, максимальной будет кинетическая энергия, а потенциальная - равна нулю. По закону сохранения механической энергии, максимальное значение кинетической энергии равно максимальному значению потенциальной энергии.


Но в реальных условиях всегда существуют силы трения, которые уменьшают механическую энергию системы, превращая ее на внутреннюю. Свободные колебания не могут существовать вечно, постепенно их амплитуда уменьшается, колебания затухают.

Колебания, амплитуда которых со временем уменьшается, называются затухающими.

Для того чтобы колебания не затухали, необходимо пополнять потери энергии на трение за каждый период колебания. Для этого используют внешнюю периодическую силу.

Вынужденными называют колебания, которые выполняются телом под действием внешней возмущающей силы, которая периодически меняется со временем. Эти колебания происходят с частотой возмущающей силы.

Особенно интересен случай, когда частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных колебаний системы. При этом наблюдается резкий рост амплитуды колебаний. Это явление называют резонансом. Резонанс может быть полезным, а может быть и вредным, даже опасным явлением. Ухо человека воспринимает звуки вследствие резонанса колебаний в ушной раковине, в радиотехнике с помощью резонанса отделяют сигнал определенной радиостанции от других. Но резонанс может привести и к разрушению зданий и сооружений, он опасен при работе любых машин, у которых есть вращающиеся части или периодически двигаются.


Лекция добавлена 28.02.2014 в 14:08:49