3.1.5 Složené kmitání

Podobné dokumenty
B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

MECHANICKÉ KMITÁNÍ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 3.A

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

Obsah. Kmitavý pohyb. 2 Kinematika kmitavého pohybu 2. 4 Dynamika kmitavého pohybu 7. 5 Přeměny energie v mechanickém oscilátoru 9

(test version, not revised) 9. prosince 2009

MECHANICKÉ KMITÁNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Skládání kmitů

Laboratorní úloha č. 3 - Kmity I

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

Mechanické kmitání a vlnění

Mechanické kmitání (oscilace)

Příklady kmitavých pohybů. Mechanické kmitání (oscilace)

Digitální učební materiál

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

pracovní list studenta Kmitání Studium kmitavého pohybu a určení setrvačné hmotnosti tělesa

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE

Digitální učební materiál

8.6 Dynamika kmitavého pohybu, pružinový oscilátor

I. část - úvod. Iva Petríková

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

KMITÁNÍ PRUŽINY. Pomůcky: Postup: Jaroslav Reichl, LabQuest, sonda siloměr, těleso kmitající na pružině

9.7. Vybrané aplikace

MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ VLASTNÍ KMITÁNÍ MECHANICKÉHO OSCILÁTORU

Téma: Dynamika - Úvod do stavební dynamiky

4.1 Kmitání mechanického oscilátoru

3.1.2 Harmonický pohyb

MĚŘENÍ RYCHLOSTI ŠÍŘENÍ ZVUKU V PLYNECH

Elektromagnetický oscilátor

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Matematické kyvadlo.

Poznámka. V některých literaturách se pro označení vektoru také používá symbolu u.

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

Funkce kotangens

Rezonanční jevy na LC oscilátoru a závaží na pružině

(test version, not revised) 16. prosince 2009

Interference vlnění

Necht na hmotný bod působí pouze pružinová síla F 1 = ky, k > 0. Podle druhého Newtonova zákona je pohyb bodu popsán diferenciální rovnicí

Kmity a mechanické vlnění. neperiodický periodický

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

(Následující odstavce jsou zde uvedeny jen pro zájemce.) , sin2π, (2)

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

4.1.5 Jedna a jedna může být nula

frekvence f (Hz) perioda T = 1/f (s)

1.8. Mechanické vlnění

VY_52_INOVACE_2NOV42. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Mechanické kmitání Kinematika mechanického kmitání Vojtěch Beneš

4.2.9 Vlastnosti funkcí sinus a cosinus

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P04 MECHANICKÉ KMITÁNÍ

Obsah. 1 Vznik a druhy vlnění. 2 Interference 3. 5 Akustika 9. 6 Dopplerův jev 12. přenosu energie

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Několik příkladů využití elektronických snímačů mechanických veličin při výuce

4.1.6 Elektrický potenciál

1.4.7 Trojúhelník. Předpoklady:

Funkce tangens. cotgα = = Předpoklady: B a. A Tangens a cotangens jsou definovány v pravoúhlém trojúhelníku: a protilehlá b přilehlá

KMS cvičení 6. Ondřej Marek

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

Jednotlivé body pouze kmitají kolem rovnovážných poloh. Tato poloha zůstává stálá.

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

FYZIKA. Rezonance v učivu o střídavých proudech

mechanické kmitání aa VLNĚNÍ vlnění

Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,2 m. Graf závislosti dráhy s na počtu kyvů n 2 pro h = 0,3 m

1 Modelování systémů 2. řádu

6.1.2 Operace s komplexními čísly

x 0; x = x (s kladným číslem nic nedělá)

4.3.8 Vzorce pro součet goniometrických funkcí. π π. π π π π. π π. π π. Předpoklady: 4306

Fyzikální podstata zvuku

Signál v čase a jeho spektrum

Harmonický pohyb tělesa na pružině

Nejdřív spočítáme jeden příklad na variaci konstant pro lineární diferenciální rovnici 2. řádu s kostantními koeficienty. y + y = 4 sin t.

KINEMATIKA HMOTNÉHO BODU. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

4.3.4 Základní goniometrické vzorce I

Laboratorní úloha č. 3 Spřažená kyvadla. Max Šauer

Funkce tangens. cotgα = = B a. A Tangens a cotangens jsou definovány v pravoúhlém trojúhelníku: a protilehlá b přilehlá.

4.1.6 Elektrický potenciál

Mechanické kmitání a vlnění, Pohlovo kyvadlo

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA. Sbírka úloh k obecné fyzice Kmity a vlny. Optika.

Harmonické oscilátory

Ing. Stanislav Jakoubek

Měření tíhového zrychlení reverzním kyvadlem

Téma 13, Úvod do dynamiky stavebních konstrukcí dynamiky

Přehled veličin elektrických obvodů

Měření hodnoty g z periody kmitů kyvadla

KMITÁNÍ A VLNĚNÍ. Kmitavý pohyb je pravidelně se opakující pohyb tělesa kolem rovnovážné polohy (stálé).

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

Téma: Dynamiky - Základní vztahy kmitání

POZOROVÁNÍ VLN NA VLNOSTROJI

Nepřímá úměrnost I

Funkce kotangens. cotgα = = Zopakuj všechny části předchozí kapitoly pro funkci kotangens. B a

KMS cvičení 5. Ondřej Marek

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

mechanická práce W Studentovo minimum GNB Mechanická práce a energie skalární veličina a) síla rovnoběžná s vektorem posunutí F s

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie


Transkript:

315 Složené kmitání Předpoklady: 3104 Pokus: Dvě pružiny zavěsíme vedle sebe, na obě dáme závaží Spodní konce obou pružin spojíme gumovým vláknem (velmi pružným, aby ho bylo možno prodloužit malou silou) Prostředek vlákna označíme (například A) gumička A Jak se bude bod A na vláknu pohybovat? Pokud kmitá pouze levá pružina, bude se bod A kývat stejně jako levé závaží, ale s menší výchylkou Pokud kmitá pouze pravá pružina, bude se bod A kývat stejně jako pravé závaží, ale s menší výchylkou Pokud kmitají obě pružiny, bude se bod A pohybovat složitějším periodickým pohybem vznikne složené kmitání (střed gumičky koná najednou dva pohyby: od levého i od pravého závaží) skládáme dva pohyby Vzpomínky na mechaniku (plavba přes řeku): výsledná poloha nezávisí na tom, v jakém pořadí jednotlivé pohyby proběhly nebo zda pohyby proběhly současně Podobná situace musí být i u kmitavých pohybů (řídí se zákony mechaniky) Princip superpozice: Okamžitá výchylka hmotného bodu, který koná současně několik harmonických kmitavých pohybů téhož směru s okamžitými výchylkami y1, y2,, y n je dána vztahem y = y1 + y2 + + yn Př 1: Vyplývá z principu superpozice, že výchylka složeného kmitání musí být vždy kladná? Ze vztahu to vůbec nevyplývá, protože vztah sice obsahuje pouze sčítání, ale sčítáme jak kladné tak záporné hodnoty Zkusíme najít kmitání složené ze dvou harmonických kmitů se stejnou frekvencí a maximální y = y sin ωt + ϕ a výchylkou, které se liší počáteční fází (nejjednodušší případ): 1 m ( 1) y = y sin ( ωt + ϕ ) 2 m 2 1

y[m] 0,1 10 20 t[s] -0,1 V každém okamžiku musíme sečíst dvě okamžité výchylky hrozná práce necháme to počítači Pedagogická poznámka: Zbytek hodiny je připraven tak, aby studenti mohli samostatně experimentovat s dvěma modely, připravenými v programu Modellus (volně ke stažení na stránkách wwwrealistickycz) Pokud nemáte k dispozici počítačovou laboratoř s dostatkem počítačů, můžete experimentovat na učitelském počítači a promítat výsledky Přínos pro studenty je tak daleko menší Př 2: frekvencí, stejnou maximální výchylkou a různými počátečními fázemi Na čem závisí výsledné kmitání? 2

Výsledek skládání dvou harmonických kmitání se stejnou frekvencí a maximální výchylkou, závisí na rozdílu počátečních fází obou kmitání Ve všech případech vznikne složením těchto kmitání opět harmonické kmitání se stejnou frekvencí Pokud je fázový rozdíl roven π kmitání se vyruší, pokud je fázový rozdíl nulový, vznikne kmitání s dvojnásobnou maximální výchylkou Pokud je fázový rozdíl roven π říkáme, že obě kmitání jsou v protifázi Př 3: frekvencí, různou maximální výchylkou a nulovým fázovým rozdílem Jaká je maximální výchylka výsledného kmitání? Pro maximální výchylku složeného kmitání platí ym = y1 m + y2m Př 4: frekvencí, různou maximální výchylkou a fázovým rozdílem ϕ = π Jaká je maximální výchylka výsledného kmitání? Pro maximální výchylku složeného kmitání platí ym = y1m y2m 3

Př 5: Prozkoumej pomocí počítačového modelu složené kmitání dvou oscilátorů s různou frekvencí, stejnou maximální výchylkou a nulovým fázovým rozdílem Jak ovlivňuje výsledného kmitání velikost rozdílu frekvencí? Skládáním kmitů s různou frekvencí získáváme neharmonické periodické kmity Jejich tvar závisí na rozdílu frekvencí Pokud jsou frekvence skládaných kmitání blízké, maximální výchylka složeného kmitání se periodicky zvětšuje a zmenšuje říkáme, že vznikají rázy Ve všech předchozích příkladech jsme se zabývali skládáním kmitů stejného směru Skládat se ale mohou i kmity, které stejný směr nemají Nejjednodušším takovým příkladem je skládání kmitů, které jsou na sebe kolmé Vznikají tak Lissajousovy obrazce Př 6: Pomocí počítačového modelu prozkoumej, jak vypadají Lissajousovy obrazce pro různé poměry frekvencí a různé hodnoty fázového rozdílu Nejdříve se pokus odhadnout tvar obrazce a pak svůj odhad ověř pomocí Pedagogická poznámka: Nejlepší je nechat studenty, aby si pomocí modelu ozkoušeli, jak Lissajousovy obrazce vznikají a pak s celou třídou napsat hodnoty frekvencí a fázového rozdílu a nechat studenty odhadnout, jak bude obrazec vypadat 4

Shrnutí: Okamžitou výchylku složeného kmitání získáme jako součet okamžitých výchylek jednotlivých kmitů 5