+ Практическая работа №3 Колебательное движение. Свободные колебания Вариант 1 1. Приведите примеры тел, совершающих свободные колебания. 2. Груз, подвешенный на нити, отклонили…

Практическая работа №3 по колебательному движению предоставляет увлекательные вопросы о свободных колебаниях. Давайте разберёмся с каждым из них по порядку.

Вариант 1

1. Примеры тел, совершающих свободные колебания:

   • Маятник часов, который свободно колеблется, когда его отклоняют от вертикального положения.
   • Груз, подвешенный на пружине, который колеблется после отклонения.
   • Колеблющиеся струны музыкальных инструментов, например, гитары или скрипки, после их щипка или подбивания.

2. Что происходит со скоростью и ускорением груза за одно полное колебание?

   • Когда груз отклоняют от положения равновесия и отпускают, он начинает движение вниз, увеличивая скорость, достигая максимального значения в точке наименьшей высоты (положение равновесия). Затем, двигаясь вверх, скорость уменьшается, достигая нуля на максимальном отклонении. Ускорение при этом всегда направлено к положению равновесия, и его значение наибольшее в крайних точках колебания. Таким образом:
     • В положении равновесия: скорость максимальна, ускорение равно нулю.
     • В крайних точках: скорость равна нулю, ускорение максимальное (направлено к положению равновесия).

3. Период колебаний груза на пружине равен 2 с. Определите частоту колебаний:

   • Частота колебаний \( f \) связана с периодом \( T \) по формуле: \[ f = \frac{1}{T} \] Подставляя период: \[ f = \frac{1}{2\, \text{с}} = 0.5\, \text{Гц} \]

   Рисунок:

   • На рисунке можно изобразить синусоидальную волну, где по оси X будет показан временной промежуток, а по оси Y — смещение от положения равновесия. Период будет равен 2 с.

4. Определите период колебаний груза и частоту по графику смещения:

   • Период колебаний можно определить как время, за которое происходит одно полное колебание. Если на графике видно, что одни и те же точки по смещению повторяются через определённые временные интервалы, то это и будет период. Например, если расстояние по оси времени между двумя последовательными максимумами равно 1 с, то период T = 1 с. Частота \( f \): \[ f = \frac{1}{T} \] В таком случае: \[ f = 1\, \text{Гц} \]

5. Какой путь прошло тело за 1/2 периода колебаний при амплитуде 6 см?

   • За полупериод колебания тело проходит от одного крайнего положения до другого. Поэтому: \[ S = 2 \cdot A = 2 \cdot 6\, \text{см} = 12\, \text{см} \]

   Рисунок:

   • На рисунке можно изобразить путь колебания от одной крайней точки (6 см) до другой крайней точки (-6 см).

Вариант 2

1. Для начала свободных колебаний достаточно вывести систему из положения равновесия:
   • Чтобы система начала свободные колебания, достаточно слегка отклонить её от положения равновесия и отпустить. Система начнёт колебаться благодаря восстановительным силам, направленным к положению равновесия.

Если есть дополнительные вопросы или требуется более детальное объяснение, не стесняйтесь задавать их! Удачи в изучении колебательных движений!