Образовательный минимум по физике 11 класс ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ: Свободные колебания

Образовательный минимум по физике 11 класс
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ:
1. Свободные колебания - механическое движение тела или системы тел, которое обладает
повторяемостью во времени и происходит в окрестности положения равновесия.
2. Вынужденные колебания — это колебания, совершаемые системой под воздействием внешней
силы, периодически изменяющейся во времени.
3. Гармонические колебания - это колебания, при которых координата зависит от времени по
гармоническому закону (sin, cos).
4. Характеристики колебательного движения:
4.1. Амплитуда колебаний тела — это величина его наибольшего отклонения от положения
равновесия.
4.2. Период колебаний T — это время одного полного колебания.
4.3. Частота колебаний ν — это величина, обратная периоду, показывающая, сколько полных
колебаний совершается за одну секунду.
5. Пружинный маятник — это закреплённый на пружине груз, способный совершать колебания в
горизонтальном или вертикальном направлении.
6. Математический маятник — это небольшое тело, подвешенное на невесомой нерастяжимой
нити, который может совершать колебания в вертикальной плоскости в поле силы тяжести
7. Уравнение, описывающее механические колебания:
x = A cos(𝜔𝑡 + 𝜑0); v = - Vmax sin(𝜔𝑡 + 𝜑0 ); ax = - аmax = cos(𝜔𝑡 + 𝜑0).
8. Превращение энергии при гармонических колебаниях: При колебательном движении всегда
происходят периодические превращения его кинетической и потенциальной энергий. Если в
колебательной системе отсутствует трение, то полная механическая энергия при свободных
колебаниях остается неизменной.
Для груза на пружине
Для малых колебаний математического маятника:
9. Свободные электромагнитные колебания - называют периодические взаимосвязанные
изменения заряда, силы тока и напряжения.
10. Колебательный контур - это простейшая электрическая система, способная совершать
свободные колебания состоящая из последовательно соединенных конденсатора емкости C,
катушки индуктивности L.
11. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях.
Полная энергия W
электромагнитного поля контура остается постоянной (при отсутствии сопротивления) и равной
сумме энергий магнитного и электрического полей. Полная энергия равна максимальной энергии
электрического или магнитного поля:
12. Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре: Гармонические колебания
заряда и тока: q = qm cos ω0t, i = q' = - ω0 qm sin ω0 t = Im cos (ω0t + π/2).
13. Период свободных электрических колебаний:
14. Переменный электрический ток – это электрический ток, который с течением времени
изменяется по величине и направлению
15. Действующее значение силы тока и напряжения.
15.1.
Действующим (эффективным) значением силы переменного тока называют
величину постоянного тока, действие которого произведёт такую же работу (тепловой или
электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток за время
одного периода.
15.2.
Действующее (эффективное) значение напряжения - такое напряжение постоянного
тока, которое на такой же резистивной нагрузке выделит такую же мощность, как измеряемое
переменное напряжение.
16. Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования
переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте.
17. Генератор переменного тока - электрическая машина, преобразующая механическую
энергию в электрическую энергию переменного тока.
18. Механические волны - процесс распространения механических колебаний в среде.
19. Продольные и поперечные волны:
19.1.
Если в волне частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном
направлению распространения, то волна называется поперечной.
19.2.
Если смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, то
волна называется продольной.
20. Длина волны. Фронт волны. Скорость волны. Звуковые волны.
20.1.
Длиной волны λ называют расстояние между двумя соседними точками,
колеблющимися в одинаковых фазах.
20.2.
Фронт волны - геометрическое место точек, до которых к данному моменту дошло
колебание (возмущение среды).
20.3.
Скорость волны - скорость перемещения фронта волны.
20.4.
Звуковые волны - волны, воспринимаемые человеческим ухом, диапазон которых
лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц
Механические колебания и волны
x, м – смещение тела от
x = xm cos (ωt+φo)
Уравнение
гармонических положения равновесия
колебаний
xm, м – амплитуда колебаний
Скорость;
φ = (ωt+φo) - фаза
υ = x′ = - ωxm sin ωt
υmax = ωxm – амплитудное
рад
ω,
-циклическая частота
значение скорости
с
Ускорение;
φo , рад – начальная фаза
a =υ′=x″=- ω2xm cos ωt
a max = ω2xm – амплитудное t ,с - время
значение ускорения
2
F = ma = - mω x
амплитудное значение силы –
F max = mω2xm
Е = Ек + Еp = const
l
g
T  2


T
U 2  U1
N2
N1
T  2 LC
2
kx
 max
2
Период колебания
пружине
m
k
T  2
m max
Е=
2
;
   
2
груза
m 2 kx2

Е=
2
2
на m, кг – масса груза
k, H - жесткость
м
Период
колебания l , м – длина нити маятника
математического
маятника g
=
9,8 м2 -ускорение
(формула Гюйгенса)
с
свободного падения
При переходе волны из одной
м
υ,
- скорость волны
среды
в другую
частота
с
колебаний не меняется
λ , м – длина волны
Электромагнитные колебания и волны
Напряжение
во
вторичной
N2
 I 2 Rн
обмотке трансформатора при U 2  U 1
N
холостом ходе и при нагрузке
1
Формула
Томсона
для Длина волны: λ = υТ
колебательного контура
q = qo cos ωt
i = q‫ = ׳‬-qoω sin ωt
 i  Ф  BS   sin t
ЭДС индукции, возникающая Ф = ВS cos ωt
при
вращении
рамки
в
магнитном поле
I
Im
2
Действующие значения силы
тока и напряжения
I max = qo ω; q  
U
Um
2
1
q
LC