физика, механіка, 1 семестр / МОДУЛЬ 1

МОДУЛЬ 1.

КОЛЕБАНИЯ СВЯЗАННЫХ СИСТЕМ. БИЕНИЯ.

Приборы и принадлежности: система трех связанных маятников, секундомер.

№ УЭ	Учебный материал с указанием заданий	Рекомендации по освоению учебного материала
0 0.1 0.2 0.3	цель Знать: определения гармонических колебаний, биений, амплитуды, частоты, циклической частоты, периода, фазы колебаний и биений; уравнения гармонических колебаний, биений. ПОНИМАТЬ: как складываются гармонические колебания одного направления, противоположных направлений, взаимно перпендикулярные колебания. ПРИМЕНЯТЬ: метод векторных диаграмм для расчета амплитуды и фазы результирующего колебания.	Рекомендуемая литература: Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1998. Детлаф А.А Курс физики: учебное пособие для студ. втузов / А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. - 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10	Подготовительный этап Дать определение гармонического колебания. Что называют амплитудой, частотой, периодом, фазой, начальной фазой гармонических колебаний? Что такое биения? Запишите уравнение биений. Что называют периодом и частотой биений? Запишите формулу, связывающую период биений с частотой (рабочая формула для расчета практического значения частоты биений). Чему равна амплитуда биений? Выведите формулу расчета частоты биений, если известны частоты складывающихся колебаний (рабочая формула для расчета теоретического значения частоты биений). Изучите ход работы и ответьте на вопросы: Какой результат должен получиться в конце работы? Какие измерения и наблюдения необходимо провести для получения этого результата? Подготовьте необходимые для выполнения работы таблицы.	Изучите рекомендуемую литературу. - стр. 255-267: §140-145. - стр. 357-359, 363-364: п.27.1, 27.2, 27.4 См. п.п. 2.1 – 3.4.
2 2.1 2.2 2.3	Ход работы Изучите экспериментальную установку. Изучите колебания одного направления с одинаковыми частотами. Закрепите диски обоих маятников в одинаковом положении. Отклоните оба маятника в одну сторону на один и тот же угол. Отпустите оба маятника и наблюдайте результирующее колебание. Сделайте вывод об амплитуде результирующих колебаний. Изучите колебания противоположного направления с одинаковыми частотами. Закрепите диски обоих маятников в одинаковом положении. Отклоните один маятник в одну сторону, а второй – в противоположную сторону на один и тот же угол. Отпустите оба маятника и наблюдайте результирующее колебание. Сделайте вывод об амплитуде колебаний.	Что представляет собой экспериментальная установка? Повторите 2-3 раза для разных углов. Повторите 2-3 раза для разных углов.
3 3.1 3.2 3.3 3.4	Изучите биения. Определите практическое значение периода и частоты биений. Закрепите диски на стержнях таким образом, чтобы они были смещены относительно друг друга приблизительно на расстояние равное диаметру диска. Отклоните оба маятника от положения равновесия на одинаковые углы (примерно 8-10^0) и отпустите их. Наблюдайте за колебанием маятника-стрелки. Измерьте время между двумя последовательными событиями, когда амплитуда маятника-стрелки становится равной нулю. Это время является периодом биений. Измерения повторите 3 раза. Вычислите среднее значение периода биений. Определите практическое значение частоты биений. Определите частоты колебаний маятников. Измерьте время 20 полных колебаний сначала одного, а затем второго маятника. Измерения для каждого маятника повторите 3 раза. Рассчитайте среднее время 20 колебаний для каждого маятника. Вычислите частоты колебаний по формуле: . Определите теоретическое значение частоты биений. Сравните полученные теоретическое и практическое значения частоты биений.	Воспользуйтесь формулой: (см. п. 1.6). Отклоняйте маятник на тот же угол, что и в п.3.1 Вспомните определение частоты колебаний (п.1.2). Воспользуйтесь формулой: (см. п. 1.8) Рассчитайте относительное отклонение в % по формуле: .
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6	Контрольные вопросы Какое колебательное движение можно считать гармоническим? Запишите дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. В чем сущность метода векторных диаграмм? Какое колебание получится при сложении двух гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты? Используя метод векторных диаграмм, получите выражение для амплитуды и фазы результирующего колебания. Что такое биения? Сделайте вывод уравнения биений.

3