- •Збірник задач та вправ Частина 1
- •Пояснювальна записка
- •1.Опис предмета навчальної дисципліни
- •2. Навчальна програма курсу механіка
- •3. Структура модульних контролів іі семестр – залік, ііі семестр – екзамен.
- •4. Збірник задач та вправ
- •1.1. Фізичні величини та їх вимірювання
- •Кiнематикаматеріальної точки
- •1.2.1. Рівномірний прямолінійний рух. Відносність руху`
- •1.2.2. Прямолінійний рівноприскорений рух
- •1.2.3. Кiнематика криволiнiйного руху
- •1.2.5. Обертання тiла навколо нерухомої осi
- •1.2.6. Кiнематика гармонiчних коливань
- •1.3. Динаміка
- •1.3.1. Динаміка поступального руху
- •1.3.2. Динамiка криволінійного руху
- •1.4. Закони збереження в механіці
- •1.4.1. Закон збереження кiлькостi руху
- •Робота, потужнiсть, енергiя. Закон збереження повної механічної енергії
- •1.4.3. Рух тіл змінної маси. Рух при змінній силі опору
- •1.5. Рух системи матеріальних точок
- •1.6. Момент інерції. Теорема Штейнера
- •Приставки сі для утворення кратних і дольових одиниць
1.2.6. Кiнематика гармонiчних коливань
Рівняння гармонічного коливального руху
x = A sin (ωt + φ),
де x– зміщення точки,A – амплітуда коливання;ω–циклічна або колова частота,φ – початкова фаза,t– час.
Швидкість та прискоренняточки в гармонічному коливальному русі:
;.
Зв’язок періоду коливань Т, циклічної або колової частоти та частоти коливань :
.
Амплітударезультуючого коливання, одержаного внаслідок складання двох гармонічних коливань однакової частоти, які відбуваються в одному напрямку:
А = .
Початкова фаза результуючого коливання
.
Рівняння траєкторії точки внаслідок додавання двох взаємно перпендикулярних коливань
.
Частота биття,яке виникає при складанні двох коливань одного напрямку з близькими частотами:
ν = ν1 – ν2.
Задачi
Визначити перiод, частоту та початкову фазу коливань, якi задано рiвнянням x = A∙sin ω(t+to), якщо ω =1,5π с-1, to=0,6 c. [1,3 с; 0,75 с–1; 0,9π].
Матерiальна точка виконує коливання за законом x = A∙sin(ωt+φo), де А=12 см. Визначити початкову фазу φo, якщо х(0)= –2√2 см, dx(o)/dt<0. Побудувати векторну дiаграму для t=0. [166о].
Матерiальна точка виконує коливання за законом x= =A∙cos(ωt+ +φo), де А= 2 см. Визначити початкову фазу, якщо х(0)=–2√3 см, dx(o)/dt>0. Побудувати векторну дiаграму для t=0. [].
Точка виконує коливання за законом x=A∙sin(ωt+ φo), де А=4 см, ω = π с-1, φo = π/4 рад. Побудувати графiки залежностi x=f(t), dx/dt=f(t), d2x/dt2=f(t).
Точка виконує коливання за законом x=A∙сos(ωt+ φo), де А=2 см, ω =3/2 π с-1, φo= π/5 рад. Побудувати графiки залежностi x=f(t), dx/dt=f(t), d2x/dt2=f(t).
Точка виконує коливання з амплiтудою 5 см та перiодом 4 с. Записати рiвняння цих коливань, якщо в момент часу t=0 – x(0)= 0, a dx(0)/dt< 0. Визначити фазу (ωt+φo) для моменту часу, коли х=2 см, а dx/dt >0. [; 24о].
Точка виконує коливання з амплiтудою 2 см та перiодом 2 с. Записати рiвняння цих коливань, якщо в момент часу t=0 ─ x(0)= 0, a dx(0)/dt> 0. Визначити фазу (ωt+ φo) для моменту часу, коли х< 0, а dx/dt = – 2 см/с. [ 162о].
Знайти амплiтуду та початкову фазу результуючого коливання, яке виникає при складаннi двох коливань однакових напрямкiв та перiодiв: x1=A1∙sin ωt, x2 = A2∙sin ω(t+to), де А1= 2 см, А2= 3 см, ω = π/2 с-1, to= 1 c. Записати рiвняння результуючого коливання. [0,04; 0,26π; )].
Записати рiвняння результуючого коливання, яке виникає при складаннi двох коливань однакових напрямкiв та перiодiв: x1 =A1cos ωt, x2 = A2 cos ω (t+to), де А1=A2= 2 см, ω = π с-1, to= 2 c. [].
Знайти амплiтуду та початкову фазу результуючого коливання, яке виникає при складаннi двох коливань однакових напрямкiв та перiодiв: x1=A1∙cos ωt, x2 = A2∙cos ω(t+to), де А1=1 см А2=5 см, ω = π с-1, to= 10 c. Записати рiвняння результуючого коливання. [].
Частоти двох камертонiв 500 та 501 гц. Визначити перiод биття, яке виникає при одночасовому звучаннi камертонiв. [1 с].
Точка виконує одночасово два гармонiчні коливання з однаковими частотами у взаємно перпендикулярних напрямках. Рiвняння цих складових x= A1∙sin ωt та y= A2∙sin ω(t+to). Записати рiвняння результуючого коливання, якщо A1= А2= 1 см, ω = π с-1, to=2 c. [].
Точка виконує одночасово два гармонiчні коливання з однаковими частотами у взаємно перпендикулярних напрямках. Рiвняння цих складових x= A1∙соs ωt та y= A2∙sin ω(t+to). Записати рiвняння результуючого коливання, якщо A1=1 cм, А2= 2 см, ω = =π/2 с-1, to= =4 c. [].
Матерiальна точка бере участь одночасово у двох гармонiчних коливаннях, якi вiдбуваються у взаємно перпендикулярних напрямках та записуються рiвняннями x1= A1∙sin ωt ; x2= A2∙sin2 ωt, де А1= А2= 5 см. Побудувати таку траєкторiю руху.
Знайти рівняння траєкторії точки, яка одночасово бере участь у двох взаємно перпендикулярних напрямках за законами x=0,2∙cos πt, y=0,05∙cost. Зобразьте траєкторію графічно. [].