Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podobne dokumenty
Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Ruch drgający

Wykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

II. RUCH DRGAJĄCY I FALOWY

Stosując II zasadę dynamiki Newtona dla ruchu postępowego otrzymujemy

Drgania i fale II rok Fizyk BC

Drgania. W Y K Ł A D X Ruch harmoniczny prosty. k m

Związek między ruchem harmonicznym a ruchem jednostajnym po okręgu

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Ruch po równi pochyłej

Ć W I C Z E N I E N R M-2

Ruch drgający i falowy

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

BADANIE DRGAŃ TŁUMIONYCH WAHADŁA FIZYCZNEGO

Ruch drgajacy. Drgania harmoniczne. Drgania harmoniczne... Drgania harmoniczne... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż.

m Jeżeli do końca naciągniętej (ściśniętej) sprężyny przymocujemy ciało o masie m., to będzie na nie działała siła (III zasada dynamiki):

Podstawy fizyki wykład 7

x od położenia równowagi

Wykład z modelowania matematycznego. Przykłady modelowania w mechanice i elektrotechnice.

Drgania - zadanka. (b) wyznacz maksymalne położenie, prędkość i przyspieszenie ciała,

Kinematyka: opis ruchu

Podstawy fizyki wykład 4

Macierze normalne. D : Dowolną macierz kwadratową można zapisać w postaci A = B + ic gdzie ( ) B = A + A B = A + A = ( A + A)

[L] Rysunek Łuk wolnopodparty, paraboliczny wymiary, obciążenie, oznaczenia.

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

Wykład 6 Drgania. Siła harmoniczna

II. RUCH DRGAJĄCY I FALOWY

Kinematyka: opis ruchu

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Siła sprężystości - przypomnienie

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Drgania i fale sprężyste. 1/24

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

Podstawy fizyki wykład 4

WAHADŁO SPRĘŻYNOWE. POMIAR POLA ELIPSY ENERGII.

PRACOWNIA FIZYCZNA DLA UCZNIÓW WAHADŁA SPRZĘŻONE

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

DRGANIA OSCYLATOR HARMONICZNY

1. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie. drgań. kilkukrotnie sprawdzając z jaką niepewnością statystyczną możemy mieć do czynienia. pomiarze.

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Drgania. O. Harmoniczny

Fizyka Elementarna rozwiązania zadań. Część 20, 21 i 22 Przygotowanie: Grzegorz Brona,

D103. Wahadła fizyczne sprzężone (przybliżenie małego kąta).

Zasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd

Zjawisko interferencji fal

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Wykład 9. Fizyka 1 (Informatyka - EEIiA 2006/07)

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

Siła elektromotoryczna

gdzie x jest wychyleniem z położenia równowagi. Współczynnik k jest tutaj współczynnikiem proporcjonalności.

Charakterystyki geometryczne figur płaskich. dr hab. inż. Tadeusz Chyży Katedra Mechaniki Konstrukcji

Natomiast dowolny ruch chaotyczny, np. ruchy Browna, czy wszelkie postacie ruchu postępowego są przykładami ruchu nie będącego ruchem drgającym.

Prawa ruchu: dynamika

Prosty oscylator harmoniczny

TEORIA DRGAŃ Program wykładu 2016

2.6.3 Interferencja fal.

lim Np. lim jest wyrażeniem typu /, a

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

MECHANIKA 2 KINEMATYKA. Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

ĆWICZENIE 5. Wyznaczanie przyśpieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła matematycznego i fizycznego. Kraków,

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Zadanie domowe z drgań harmonicznych - rozwiązanie trzech wybranych zadań

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Plan wykładu. Ruch drgajacy. Drgania harmoniczne... Drgania harmoniczne. Oscylator harmoniczny Przykłady zastosowań. dr inż.

II. RUCH DRGAJĄCY I FALOWY

DRGANIA OSCYLATOR HARMONICZNY

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Drgania w obwodzie LC. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

MATEMATYKA 8. Funkcje trygonometryczne kąta ostrego (α < 90 ). Stosunki długości boków trójkąta prostokątnego nazywamy funkcjami trygonometrycznymi.

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 5, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Badanie zależności położenia cząstki od czasu w ruchu wzdłuż osi Ox

Funkcje wielu zmiennych

REDUKCJA PŁASKIEGO UKŁADU SIŁ

Fale mechaniczne i akustyka

Rozwiązania zadań egzaminacyjnych (egzamin poprawkowy) z Mechaniki i Szczególnej Teorii Względności

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

Transkrypt:

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak Wkład FIZYK I 9. Ruch drgając swobodn Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak Insttut Fizki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/fizka.html

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak RUCH DRGJĄCY Drganie (ruch drgając) ruch (lub zmiana stanu), któr charakterzuje się powtarzalnością w czasie wielkości fizcznch, określającch ten ruch lub stan (np. położenie, prędkość). Drganie okresowe (periodczne) powtarzanie zachodzi zawsze po tm samm czasie T, zwanm okresem. Drganie [okresowe] harmoniczne położenie ciała opisuje funkcja sinus (bądź kosinus): W ruchu harmonicznm: Prędkość: Przspieszenie: są również funkcjami harmonicznmi! t sin t t cost t sin t ( t) v a

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE Przpomnienie: Druga zasada dnamiki Newtona: Ruch harmoniczn to taki, dla którego: a d dt F k F m Siła jest proporcjonalna do wchlenia i przeciwnie do niego skierowana (prawo Hooke a). (F - siła harmoniczna) Ogólne równanie różniczkowe drgań harmonicznch: dt t d t Wkładnicz sposób zapisu rozwiązania równania drgań harmonicznch: t epi t t

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE Wielkości opisujące ruch harmoniczn prost (drgania harmoniczne): t sin t - jest amplitudą drgań (maksmalną zmianą względem położenia równowagi); - to faza drgań (mierzona w radianach bądź stopniach); t T - to częstość kołowa (pulsacja) (w radianach na sekundę); - to faza początkowa. T - Częstotliwość drgań: (Hz herc) f

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE - PRZYKŁDY Wahadło matematczne: Punkt materialn, zawieszon na nieważkiej i nierozciągliwej nici; g t g sin s l d s dt l d g dt sin g Okres drgań: T l g

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE - PRZYKŁDY Wahadło fizczne: Ciało doskonale sztwne, które pod działaniem własnego ciężaru waha się dookoła osi poziomej, nie przechodzącej przez środek ciężkości ciała; Okres drgań: T I mgl

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE - PRZYKŁDY Sprężna: Prawo Hooke a: F k F Równanie ruchu: d dt k m t Okres drgań: T k m

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak DRGNI HRMONICZNE - PRZYKŁDY Obwód LC: q C di dt U C U L 0 L 0 I dq dt d q dt q LC 0 Okres drgań: T LC

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH Zasada superpozcji: Jeżeli ciało podlega jednocześnie dwóm drganiom, to jego wchlenie jest sumą wchleń, wnikającch z każdego ruchu. Składanie drgań harmonicznch, odbwającch się wzdłuż jednej prostej: ) przpadek dwóch ruchów harmonicznch, odbwającch się z jednakową częstością : cos t cos t

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH Wpadkowa jest drganiem z tą samą częstością! w w cos t w gdzie: w tg w cos sin cos sin cos amplituda faza mplituda drgania wpadkowego zależ od różnic początkowch faz ( - ) drgań składowch. Jeśli ta różnica nie zmienia się z upłwem czasu, to takie drgania snchroniczne nazwam koherentnmi.

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH w cos Przpadki szczególne: Różnica faz drgań składowch równa się zeru albo całkowitej wielokrotności : k k 0,,,... Maksmalna amplituda drgań jest sumą amplitud drgań składowch.

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH w cos Przpadki szczególne: Różnica faz drgań składowch równa się nieparzstej wielokrotności : k k 0,,,... Maksmalna amplituda drgań jest różnicą amplitud drgań składowch.

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH Przpadek dwóch ruchów harmonicznch, odbwającch się z różną częstotliwością: wpadkowa jest prostm drganiem harmonicznm tlko wted, gd stosunek obu częstotliwości można wrazić liczbą wmierną. Przpadek dwóch ruchów harmonicznch (o jednakowej amplitudzie), którch częstości różnią się nieznacznie: dudnienia: w cos t cos cos t t cos t

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE DRGŃ HRMONICZNYCH Jeśli różnica faz (t)- (t) drgań składowch zmienia się z upłwem czasu w sposób dowoln, to amplituda drgań wpadkowch zmienia się z upłwem czasu i nie ma sensu w ogóle mówić o składaniu amplitud. Jest to tzw. niekoherentne składanie drgań. Drgania tpu: nazwam modulowanmi. t t cos t t ) modulowana faza (częstość) FM: const ) modulowana amplituda M: const d t dt ma

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak NLIZ HRMONICZN naliza harmoniczna to sposób na przedstawienie złożonch drgań modulowanch w postaci szeregu prostch drgań harmonicznch. G. Fourier: dowolne drganie złożone można przedstawić jako sumę prostch drgań harmonicznch o wielokrotnościach pewnej podstawowej częstości kątowej : N t n sin n t n n0 W ogólnm przpadku, liczba wrazów w szeregu Fouriera jest nieskończona (możem wted przejść do całek zamiast sum), ale istnieją takie drgania, dla którch szeregi Fouriera nie zawierają pewnch wrazów.

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH Załóżm, że punkt materialn uczestnicz jednocześnie w dwóch drganiach harmonicznch, odbwającch się z jednakowmi częstościami w dwóch kierunkach wzajemnie prostopadłch: t sin t t sin t

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak t SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH sin t t sin t ) Początkowe faz obu drgań są jednakowe: Można tak ustawić odczt czasu, żeb bł równe zeru: Dzieląc stronami: 0 - linia prosta

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak t SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH sin t t sin t ) Początkowa różnica faz obu drgań jest równa : Dzieląc stronami: - linia prosta

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak t SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH sin t t sin t 3) Początkowa różnica faz obu drgań jest równa /: Wted: t cost t sin t I ostatecznie: - elipsa Punkt porusza się po tej elipsie przeciwnie do ruchu wskazówek zegara;

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak t SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH sin t t sin t 4) Początkowa różnica faz obu drgań jest równa 3 / : Wted: t cos t t t sin I ostatecznie: - elipsa również elipsa, ale o obiegu zgodnm z ruchem wskazówek zegara;

Dr hab. inż. Władsław rtur Woźniak SKŁDNIE PROSTOPDŁYCH DRGŃ HRMONICZNYCH Inne różnice faz również elips, ale o osiach nie pokrwającch się z osiami układu współrzędnch. W przpadku ogólnm dowolne częstości, amplitud, faz mam do cznienia z tzw. figurami Lissajous.