Natkiki Zoss Petraitiens pagrindins mokyklos 8 klass mokinio

Natkiškių Zosės Petraitienės pagrindinės mokyklos 8 klasės mokinio Algimanto Kasiliausko Skyriaus „Mechaniniai svyravimai ir bangos“ apibendrinimas 2015 m. Mokytoja: Rasa Armonienė

Turinys 1. Periodiniai procesai: l svyravimo reiškinys; l svyravimo amplitudė, periodas ir dažnis; 2. Svyravimų rūšys: l laisvasis svyravimas; l slopinamasis svyravimas; l priverstinis svyravimas; 3. Mechaninis rezonansas 4. Mechaninės bangos: l svyravimo perdavimas; l bangų fizikiniai dydžiai; 5. Bangų rūšys 6. Bangų energija 7. Tai įdomu 8. Uždavinių pavyzdžiai 9. Testas 10. Naudota literatūra

SVYRAVIMO REIŠKINYS Kasdien susiduriame su daugybe pasikartojančių judesių, kuriuos vadiname svyravimais arba virpesiais. Pvz. svyruoja laikrodžio svyruoklė, medžių šakos vėjyje, vidaus degimo variklio stūmuoklis, bangų supamas laivas, virpa skambanti smuiko ar violančelės styga, pastatai, įvairių mechanizmų dalys ir t. t. Šie kūnai nuolat pasislenka tai į vieną, tai į kitą pusę.

I bandymas Nedidelį rutuliuką pakabinkime ant ilgo siūlo, patraukime iš pusiausvyros padėties ir paleiskime. Matome, kad jis pakaitomis nukrypsta tai į vieną, tai į kitą pusę — juda ta pačia trajektorija priešingomis kryptimis.

Svyruoklė Ant ilgo siūlo pakabintas rutuliukas yra vadinamas svyruokle.

Mechaninis svyravimas Periodiškai pasikartojantis kūno judėjimas ta pačia trajektorija pakaitomis į priešingas puses pusiausvyros padėties atžvilgiu vadinamas mechaniniu judėjimu.

Mechaninis svyravimas

Svyravimų fizikiniai dydžiai: l Amplitudė l Periodas l Dažnis

Amplitudė l Didžiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties yra vadinama amplitude.

Periodas Tas laiko tarpas, per kurį kūnas susvyruoja vieną kartą vadinamas periodu.

Dažnis l Periodui atvirkščias dydis vadinamas svyravimo dažniu.

Apie dažnį. . l Kiek kartų kūnas susvyruoja per 1 s parodo dažnis.

II BANDYMAS Vieną plieninės liniuotės galą įtaisykime spaustuvėse, o kitą patraukime į kitą šoną ir paleiskime. Liniuotė ims svyruoti — nukryps tai į vieną, tai į kitą pusę.

III bandymas Prie vertikaliai įtaisytos spyruoklės pritvirtinkime geležinį daiktą ir patraukę jį žemyn, paleiskime svyruoti. Ir vėl pamatysime, kad daiktas pakaitomis juda ta pačia trajektorija: aukštyn – žemyn.

SVYRAVIMO POŽYMIS Tai dėsningas pasikartojimas arba periodiškumas.

Periodinį procesą atliekantys kūnai nuolat pasislenka tai į vieną, tai į kitą pusę.

Svyravimų rūšys: l l l Laisvasis svyravimas Slopinamasis svyravimas Priverstinis svyravimas

Laisvasis svyravimas l Svyravimas, kurį sukelia kūno veikiančios vidinės jėgos.

Slopinamasis svyravimas l Svyravimas mažėjančia amplitude.

Priverstinis svyravimas l Svyravimas, kurį sukelia kokia nors išorinė jėga yra vadinamas priverstiniu svyravimu.

Ant siūlo pakabinto kūno svyravimo periodas priklauso nuo siūlo ilgio. Keisdami jį, įsitikintume: juo ilgesnis siūlas, juo lėčiau svyruoja kūnas. Kai ant ilgo siūlo pakabinto sunkaus rutuliuko matmenys daug mažesni už siūlo ilgį, rutuliuką galima laikyti materialiuoju tašku. Tokios svyruoklės modelis vadinamas matematine svyruokle.

Žymėjimas, formulės

Formulės, vienetai

Mechaninis rezonansas Kiekvienam kūnui būdingas tam tikras laisvojo svyravimo dažnis. Jeigu kūną veikiančios priverstinės jėgos kitimo dažnis sutampa su to kūno laisvojo svyravimo dažniu, kūnui perduodama daugiausia energijos ir dėl to ryškiai padidėja priverstinio svyravimo amplitudė. Šis reiškinys vadinamas mechaniniu rezonansu. Pailiustruokime jį bandymu.

I bandymas Iš laboratorinio stovo detalių surinkime rėmus ir ant jų skersinio užmaukime du žiedus su kabliukais. Kabliukus sujunkime virvute arba storu siūlu, o prie įtemptos virvutės prikabinkime dvi skirtingo ilgio svyruokles: A ir B. Svyruoklės A ilgį galime keisti, ranka traukdami laisvąjį siūlo, ant kurio ji kabo, galą. Iš pradžių svyruoklė A tegu būna ilgesnė už svyruoklę B. Išjudinta svyruoklė A per virvutę tam tikra periodine jėga veikia svyruoklę B ir priverčia ją svyruoti. Tempdami siūlą, mažinkime svyruoklės A ilgį, o kartu ir jos laisvojo svyravimo dažnį.

Kai svyruoklių A ir B ilgis (laisvojo kritimo dažnis) susilygina, svyruoklės B amplitudė staiga ryškiai padidės — įvyks rezonansas.

Svyravimo perdavimas l Kietųjų kūnų, skysčių ir dujų dalelės veikia viena kitą. Jei kurią nors vieną dalelę (ar jų grupe) priversime svyruoti, tai ji dėl minėtos sąveikos išjudins gretimą dalelę, ši — tolimesnę ir taip svyravimas persiduos tam tikru greičiu į visas puses. Tuo nesunku įsitikinti stebint banguojantį vandens paviršių.

Pavyzdžiai Jei vieną ar grupę dalelių pajudiname, tai per tam tikrą laiką, tam tikru greičiu svyravimas pereis per kūną.

Banga Svyravimų sklidimas terpe yra vadinamas banga. Per laiką T, kol pirmoji išjudinta terpės dalelė baigs savo pirmąjį svyravimą (taigi per vieną dalelės svyravimo periodą), banga nusklis tam tikrą atstumą. Jis vadinamas bangos ilgiu.

Bangų fizikiniai dydžiai:

Bangų rūšys: l l Skersinės Išilginės

Skersinės bangos l Kai terpės dalelės svyruoja statmenai bangos sklidimo krypčiai, bangos vadinamos skersinėmis.

Išilginės bangos l Kai terpės dalelės svyruoja išilgai bangos sklidimo krypties, bangos yra vadinamos išilginėmis.

Bangų energija Plintant svyravimui, vienos svyruojančios terpės dalelės perduoda judėjimą kitoms. Kartu jos perduoda ir energiją, nors pačios dalelės, kaip žinome, nejuda kartu su sklindančia banga. Taigi kartu su mechanine banga jos sklidimo kryptimi perduodama energija, bet ne medžiaga. Energija bangai susidaryti ir sklisti gaunama iš svyravimą sukeliančio šaltinio.

Tai įdomu l Žemės drebėjimas — tai Žemės gelmėse vykstančių procesų sukeltas jos paviršiaus svyravimas. Kasmet užfiksuojama apie 1000 žemės drebėjimų, kurie padaro daugybę nuostolių. Kiek žinoma, daugiausia žmonių (apie 1100000) žuvo per žemės drebėjimą Artimuosiuose Rytuose ir Viduržemio jūros rytinėse pakrantėse (1201 metų liepos mėnesį).

Tai įdomu l l Svyravimai vyksta ir mūsų organizme: ritmingai plaka širdis, virpa balso stygos. Svyravimo dėsniais pagrįstas radijo, televizijos bei daugelio mašinų veikimas. Vilniaus televizijos 326 m aukščio bokšto viršūnės amplitudė pučiant stipriam vėjui gali siekti 3 m.

Tai įdomu l 1906 metais Peterburge sugriuvo Egipto tiltas per Fontankos upę. Tai atsitiko, kai kavalerijos eskadrono, žygiavusio per šį tiltą, gerai apmokytų eiti maršo taktu arklių žingsnių dažnis sutapo su tilto savojo svyravimo dažniu. Žuvo apie 40 žmonių.

I Uždavinys l Svyruoklės svyravimo periodas lygus 0, 5 s Koks yra tos svyruoklės svyravimo dažnis?

II Uždavinys l Per 30 s kūnas susvyruoja 24 kartus. Apskaičiuokite to kūno svyravimo periodą bei dažnį.

III Uždavinys l Vienos svyruoklės svyravimo periodas yra 1, 2 s, kitos dažnis — 0, 8 Hz. Kiek kartų per 1 min susvyruoja kiekviena svyruoklė?

IV Uždavinys l Jūros bangos ilgis — 180 m, periodas — 9 s. Kokiu greičiu sklinda jūros banga?

V Uždavinys l Svyruoklė per 60 s susvyruoja 300 kartų. Apskaičiuokite jos svyravimo periodą ir dažnį.

VI Uždavinys l Valtis siūbuoja ant bangų, sklindančių 2, 5 m/s greičiu. Atstumas tarp dviejų artimiausių bangų įdubų lygus 8 m. Apskaičiuokite valties svyravimo periodą.

Testas 1. Ką vadiname svyravimais arba virpesiais? 1) Greitai ir nenuspėjamai judantis kūnas 2) Periodiškai pasikartojantis kūno judėjimas ta pačia trajektorija pakaitomis į priešingas puses 3) Daugybė pasikartojančių judesių

2. Ką vadiname svyruokle ? 1) Prietaisas, kuris matuoja svorį 2) Ant ilgo siūlo pakabintas rutuliukas 3) Svarstis, kuris padeda nustatyti svorį

3. Koks būdingas svyravimo požymis? l Kūno sukimasis ratu l Nenuspėjamas svyravimas į kairę ir dešinę l Dėsningas pasikartojimas arba periodiškumas

4. Ką vadiname mechaniniu svyravimu? 1) Kūnų judėjimas ta pačia kryptimi pastoviu greičiu 2) Kūno buvimas toje pačioje vietoje 3) Periodiškai pasikartojantis kūno judėjimas ta pačia trajektorija pakaitomis į priešingas puses pusiausvyros padėties atžvilgiu

5. Kas yra amplitudė? 1) Mažiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties 2) Vidutinis nuokrypis nuo pusiausvyros padėties sukeltas priverstinio svyravimo 3) Didžiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties

6. Koks tai svyravimas? 1) Slopinamasis 2) Priverstinis 3) Laisvasis

7. Kas yra periodas? 1) Vienas kūno apsisukimas 2) Tas laiko tarpas, per kurį kūnas susvyruoja vieną kartą 3) Laiko matavimo vienetas skirtas atstumui apskaičiuoti

8. Kuri formulė yra neteisinga periodui apskaičiuoti? 1) 2) 3)

9. Kas yra banga? 1) Laiko tarpas, per kurį kūnas atlieka rezonansą 2) Medžiagą perduodantis kūnas 3) Svyravimų sklidimas terpe

10. Kokios rūšies banga yra čia pavaizduota? 1) Skersinė 2) Horizontalioji 3) Išilginė

Naudota literatūra: l l Vladas Valentinavičius , , Fizika“ 9 klasė Vikipedija Internetinės svetainės Google vaizdai