Tutkimme heilurin - värähtelyn amplitudi

Fysikaalisen opetussuunnitelman "iankaikkisista" aiheista "epäröinti" on kenties kaikkein nostalginen - aina muistetaan jonkinlaisesta lämpimästä surusta. On epätodennäköistä, että ainakin joku, joka muistaa tämän aiheen, ei näe, ensinnäkin rasti, rasti ... heiluri - fysiikan huoneen "vakavin" laite. Totta, laboraatiokorvakkeet eivät ole "rasti", mutta niiden klassinen keskiaikainen ulkonäkö on aina sanottu, heiluttelemalla, ikuisella tick-so, rasti ... "Älä ajattele sekunteja alas". Ja näiden vaatimattomien laitteiden tehtävänä on osoittaa selvästi, mikä on - vaihtelut.

Tiedämme maailman ja näemme, kuinka paljon tällainen yksinkertainen ja mutkaton toiminta ympärillämme tarkoittaa. Värähtely on Foucault-heiluri, ja kello ja sähkö, radio, televisio, kaiuttimen ääni ja suosikki matkapuhelin ovat koko värähtelevien järjestelmien kokoelma. No, muistakaa, mitä koulussa opetti - värähtelyjen, kaavojen, grafiikan amplitudia. Joten, epäröinti ... ja mitä se on?

Kaikki, joka ympäröi meitä, ovat "aineellisia pisteitä", jotka eivät jostain syystä pysy paikallaan. Tässä liikkeen eri kaaoksissa oskillaatiot ovat prosessi, jossa materiaalipiste, joskus järjestelmä sanoo, palaa aina tasapainotilaan, jos se poikkeaa toistuvasti siitä. Tällöin maksimipoikkeaman suuruus tasapainopisteestä kutsutaan värähtelyjen amplitudiksi. Paras mekanismi mekaanisten värähtelyjen osoittamiseksi on tietenkin vanha, erilainen heiluri, joka kuormittaa (pallo, levy tai tanko), joka on ripustettu kierteille. Korjaa se liikkumattomana - ja tässä on tasapaino. Ottakaa kuorma pois ja vapauta mitä näet? Oikein hän aloittaa "tick-to-do": palaa tasapainotilaan, siirtyy toiselle puolelle ja palaa sitten tasapainotilaan. Jos heiluri ei häiritse, niin hän levottomaksi taas kääntyy syrjään ... ja niin jatkuvasti, mutta kitkan voiman vuoksi hän ei silti pysähdy.

Näin tapahtui, että jokainen objekti, jolla on massa, mitat ja muut erottamiskykyiset ominaisuudet, sisältää väistämättä ominaisuuksia, jotka voivat yksiselitteisesti kuvata tätä "materiaalipistettä" siten, että sen käyttäytyminen vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa on ennustettavissa, looginen ja ymmärrettävä. Heilurin nämä ominaisuudet ovat värähtelyjen ja jakson amplitudi. Muut usein käytetyt parametrit ovat peräisin alkuperäisiltä, ne ovat niiden orgaaninen osa (vaihe) tai ylimääräisten laskelmien tulos (taajuus).

Seuraavassa vaiheessa, jossa tutkitaan kiehtovia värähtelymaailmoja, on yksinkertaisin kokeilu objektiemme parametrien - heilurin - määrittämiseksi. Heilurin laite ei ole mikään yksinkertaisempi lanka, pallo, jousituskohta. Ja kuinka löytää tällaisen heilurin värähtelyn amplitudi? Se on niin yksinkertaista, että tällainen kokemus, kuten sanotaan, ja keittiössä voidaan tehdä. Kaikki on helppoa (tietyissä rajoissa). Alkuperäinen tehtävä: katosta on ripustettu heiluri - kierre metallilevy. Olemme kiinnostuneita levyn poikkeaman määrästä tasapainotilanteesta. Kiinteällä heilurilla merkitsemme tasapainopisteen seinälle tai sen takana olevalle paperiseudulle. Työnnä levyä. Heiluri alkaa värähtyä, ja levyn varjo "vetää" radan näytöllä. Kun siirrät sauvan (voit kynää) ruudulla, löydämme viimeisen kohdan, kun varjo, jossa värähtelyt ääripisteessä, sulkee osoittimen ja tekee merkin. Etäisyys tasapainopisteestä merkkiin on heilurin heilahteluiden amplitudi. Eikö ole vaikeaa? Ja kuka epäilisi.

Tietenkin voit "modernisoida" kokeilun sähköisten gadgetien kanssa valosensorit tai käyttää laser etäisyysmittarit, mitata tarkka houkutteleva luku desimaalipilkun jälkeen, mutta mikään ei voi muuttaa sen olemusta - mittaus suurin heijastin poikkeama tasapainoasennossa suoritetaan. Amplitudi mitataan. Kokeessa, jonka olemme tehneet, on helppo löytää yksi heilurin "salaisuus" - sen amplitudi riippuu vain alkuperäisistä olosuhteista, so. Itse asiassa ensimmäisen sokineen, joka häiritsee tasapainon tilaa tai alkuenergiaa, joka on siirtynyt oskillaattorijärjestelmään, kun heiluri taipuu jossakin kulmassa tasapainotilasta.