Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ процСсс

КолСбания β€” это двиТСния ΠΈΠ»ΠΈ процСссы, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡŽΡ‚ΡΡ с ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Π²Π°Π»ΠΎΠΌ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

БистСму, ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°ΡŽΡ‰ΡƒΡŽ колСбания, Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмой ΠΈΠ»ΠΈ осциллятором.

Π˜ΡΡ…ΠΎΠ΄Ρ ΠΈΠ· физичСской ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹, ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ процСссы Π±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ мСханичСского, элСктромагнитного ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… Π²ΠΈΠ΄ΠΎΠ².

ΠžΡΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΆΠ½ΠΎ! Если ΠΏΡ€Π΅ΠΏΠΎΠ΄Π°Π²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ ΠΎΠ±Π½Π°Ρ€ΡƒΠΆΠΈΡ‚ ΠΏΠ»Π°Π³ΠΈΠ°Ρ‚ Π² Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅, Π½Π΅ ΠΈΠ·Π±Π΅ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΊΡ€ΡƒΠΏΠ½Ρ‹Ρ… ΠΏΡ€ΠΎΠ±Π»Π΅ΠΌ (Π²ΠΏΠ»ΠΎΡ‚ΡŒ Π΄ΠΎ отчислСния). Если Π½Π΅Ρ‚ возмоТности Π½Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ самому, Π·Π°ΠΊΠ°ΠΆΠΈΡ‚Π΅ Ρ‚ΡƒΡ‚.

Π‘Π²ΠΎΠ±ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Π΅ ΠΈΠ»ΠΈ собствСнныС колСбания β€” колСбания, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π½Π°Π±Π»ΡŽΠ΄Π°ΡŽΡ‚ Π² систСмС, прСдоставлСнной сСбС послС вывСдСния ΠΈΠ· равновСсного состояния.

Π’Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ колСбаниями Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ колСбания, происходящиС ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм внСшнСй силы, ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ пСриодичСски.

ΠŸΡ€ΠΈ мСханичСских колСбаниях, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ относят ΠΊ ΠΊΠ°Ρ‚Π΅Π³ΠΎΡ€ΠΈΠΈ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ…:

ГармоничСскими колСбаниями Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ колСбания, опрСдСляСмыС физичСской Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ, которая измСняСтся, согласно Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ синуса ΠΈΠ»ΠΈ косинуса.

Π Π°Π·Π½Ρ‹Π΅ пСриодичСскиС процСссы, ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ΡΡ Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹Ρ… Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Ρ… ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Π²Π°Π»ΠΎΠ², ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ записаны Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ суммы ΠΈΠ»ΠΈ супСрпозиции гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°

ΠšΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ процСсс ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ уравнСния. Π’ΠΎΠ³Π΄Π° гармоничСскоС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ значСния Ρ… Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ прСдставлСно ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΉ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ:

\(x(t)=A\times \cos \left(\omega _<0>t+\phi _ <0>\right)\)

Π“Π΄Π΅ \(x(t)\) являСтся ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ физичСской Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ ΠΎΡ‚ равновСсного значСния;

А прСдставляСт собой Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρƒ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ;

\(\omega _<0>\) Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ цикличСской ΠΈΠ»ΠΈ ΠΊΡ€ΡƒΠ³ΠΎΠ²ΠΎΠΉ частотС ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ;

\(\phi _<0>\) являСтся Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ„Π°Π·ΠΎΠΉ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, Ρ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€Π½ΠΎΠΉ для ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π° Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t=0, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ Π²Ρ‹Π±ΠΎΡ€Π° Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π° отсчСта Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ;

\(cp(t)=(co_<0>t+cp_<0>)\) описываСт Ρ„Π°Π·Ρƒ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t, опрСдСляСтся Π² Ρ€Π°Π΄ΠΈΠ°Π½Π°Ρ…, соотвСтствуСт Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΡŽ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ΅ врСмя.

\(\cos \left(\alpha +2\pi \right)=\cos \alpha,\)

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π’ прСдставляСт собой ΠΌΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Π²Π°Π», Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ систСма возвращаСтся Π² Ρ‚ΠΎ состояниС, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ ΠΎΠ½Π° Π½Π°Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠ»Π°ΡΡŒ Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ, ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ»ΡŒΠ½ΠΎ.

Π’ этом случаС Ρ„Π°Π·Π° Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡Π΅Π½Π° Π½Π° \(2\pi:\)

\(\omega _<0>(t+T)+\phi _<0>=\left(\omega _<0>t+\phi _ <0>\right)+2\pi\)

Из Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ равСнства ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π²Ρ‹Ρ‡ΠΈΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ:

Частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ v являСтся Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ, которая ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Ρƒ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Π­Ρ‚ΠΎ количСство ΠΏΠΎΠ»Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, выполняСмых Π·Π° Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρƒ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ:

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

На Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠ΅ ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½Ρ‹ гармоничСскиС колСбания, Π³Π΄Π΅ Π° β€” Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ смСщСния Ρ… ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ /, Π± β€” Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ скорости vx ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ Π‘, Π² β€” Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ ускорСния Π°Ρ… ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t.

Π•Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π΅ΠΉ частоты Π² БИ являСтся Π³Π΅Ρ€Ρ† (Π“Ρ†). Π­Ρ‚ΠΎ частота пСриодичСского ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π°, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ 1 сСкунды выполняСтся ΠΎΠ΄Π½ΠΎ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅.

МоТно ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ° ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ прямолинСйныС гармоничСскиС колСбания, ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ оси Π₯ ΠΎΠΊΠΎΠ»ΠΎ равновСсного полоТСния, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ являСтся Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΠΎΠΌ отсчСта ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚. Π’Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ двиТСния частицы ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅, Π΅ΠΉ присущС ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ ускорСниС. Π₯арактСристики Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ процСсса Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ записаны Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ:

Π‘ΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΠ΅ \(x=A\times \cos \left(\omega _<0>t+\phi _ <0>\right)\)

Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ \(v_=\dot=-A\omega _<0>\times \sin \left(\omega _ <0>t+\phi_ <0>\right)=A\omega _<0>\times \cos \left(\omega _ <0>t+\phi_ <0>+\frac<\pi ><2>\right)\)

\(a_=\dot>=\ddot=-A\omega _<0>\times \cos \left(\omega _ <0>t+\phi_ <0>\right)=A\omega _<0>^<2>\times \cos \left(\omega _ <0>t+\phi_ <0>+\pi \right)\)

Как Π½Π°ΠΉΡ‚ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ для физичСского маятника

Π’ случаС, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΡƒΠ³Π»Ρ‹ отклонСния \(\varphi\) нСбольшиС, физичСский маятник Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Ρ‚ΡŒ гармоничСскиС колСбания. МоТно ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ Π΅Π³ΠΎ вСс, ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ ΠΊ Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€Ρƒ тяТСсти Π² Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ΅ Π‘. Π‘ΠΈΠ»Π° Π²ΠΎΠ·Π²Ρ€Π°Ρ‚Π° маятника Π² равновСсноС ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ являСтся ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‰Π΅ΠΉ силы тяТСсти β€” сила F:

\(F=mg\times \sin \varphi\)

ΠžΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎΠΉ части уравнСния ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ сила F ΠΎΡ€ΠΈΠ΅Π½Ρ‚ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π° ΠΏΠΎ Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ ΡƒΠ³Π»Π° \(\alpha\)

Учитывая ΠΌΠ°Π»Ρ‹ΠΉ ΡƒΠ³ΠΎΠ» \(\varphi\) ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ Π² ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅:

Π‘ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ основного уравнСния Π΄ΠΈΠ½Π°ΠΌΠΈΠΊΠΈ, ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°ΡŽΡ‰Π΅Π΅ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ вывСсти Π·Π°ΠΊΠΎΠ½ двиТСния физичСского маятника:

ΠŸΡ€ΠΈ условии нСвозмоТности опрСдСлСния ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π° силы Π² явном Π²ΠΈΠ΄Π΅, Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ физичСского маятника Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ записано Π² Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΉ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ΅:

Π’ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ сравнСния ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ выраТСния ΠΈ уравнСния гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ:

Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, получаСтся, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° цикличСской частоты ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄:

Π’ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΌ случаС для расчСта ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ матСматичСского маятника Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°:

Π˜ΡΡ…ΠΎΠ΄Ρ ΠΈΠ· расчСтов, ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄Ρ‹:

Π’ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°Ρ…:

ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠΉ

Π¨Π°Ρ€ΠΈΠΊΠΎΠΌ, привязанным ΠΊ Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ΅Π½ΠΎ 60 ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π² Ρ‚Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ 2 ΠΌΠΈΠ½ΡƒΡ‚. НСобходимо ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ, ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΈ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊΠ°.

ΠžΡ‚Π²Π΅Ρ‚: ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника Ρ€Π°Π²Π΅Π½ 2 сСкундам, Π° частота составляСт 0,5 Π“Ρ†.

Богласно ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠ° зависимости ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ Ρ€Π°ΡΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ характСристики ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ двиТСния Ρ‚Π΅Π»Π°.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

\(x(t)=A\sin 2\pi Vt=0.2\sin 2\pi \times 1.25t=0.2\sin 2.5\pi t\)

ΠžΡ‚Π²Π΅Ρ‚: Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника составляСт 0,2 ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Π°, ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ соотвСтствуСт 0,8 с, частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ€Π°Π²Π½Π° 1,25 Π“Ρ†, ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Ρ‹ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ записано Π² ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅: \(x(t)=0.2\sin 2.5\pi t\)

НСобходимо ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ, ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ Π΄Π»ΠΈΠ½ΠΎΠΉ ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°Π΅Ρ‚ матСматичСский маятник, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ гармоничСскиС колСбания ΠΏΡ€ΠΈ частотС 0,5 Π“Ρ† Π½Π° повСрхности Π›ΡƒΠ½Ρ‹. УскорСниС свободного падСния Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΌ случаС составляСт 1,6 ΠΌ/с2.

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ матСматичСского маятника рассчитываСтся ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅:

Для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ Π΄Π»ΠΈΠ½Ρƒ маятника, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ возвСсти ΠΎΠ±Π΅ части равСнства Π² ΠΊΠ²Π°Π΄Ρ€Π°Ρ‚:

ΠžΡ‚Π²Π΅Ρ‚: Π΄Π»ΠΈΠ½Π° матСматичСского маятника ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ составляСт 0,16 ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Π°.

Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ маятник

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π‘ΠΎΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Π½ΠΈΠ΅:

ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅

ΠŸΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²ΡŒΡ‚Π΅ сСбС Π½Π΅ΠΊΡƒΡŽ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ систСму, которая состоит ΠΈΠ· Π½Π΅ΠΊΠΎΠΉ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ (Ρ‚Π΅Π»Π°), которая висит Π½Π° нСрастяТимой нСвСсомой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ (ΠΏΡ€ΠΈ этом масса Π½ΠΈΡ‚ΠΈ Π½ΠΈΡ‡Ρ‚ΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΌΠ°Π»Π° ΠΏΠΎ ΡΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΡŽ с массой Ρ‚Π΅Π»Π°). Π’ΠΎΡ‚ такая мСханичСская систСма ΠΈ являСтся маятником ΠΈΠ»ΠΈ осциллятором, ΠΊΠ°ΠΊ Π΅Π³ΠΎ Π΅Ρ‰Π΅ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚. Π’ΠΏΡ€ΠΎΡ‡Π΅ΠΌ, ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Π²ΠΈΠ΄Ρ‹ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ устройства. Π§Π΅ΠΌ ΠΆΠ΅ матСматичСский маятник, осциллятор интСрСсСн для нас? Π”Π΅Π»ΠΎ Π² Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ с Π΅Π³ΠΎ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ Π² ΡΡƒΡ‚ΡŒ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΡ… интСрСсных ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Ρ… явлСний Π² Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅.

КолСбания

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° колСбания матСматичСского маятника Π²ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹Π΅ Π±Ρ‹Π»Π° ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚Π° голландским ΡƒΡ‡Π΅Π½Ρ‹ΠΌ Π“ΡŽΠΉΠ³Π΅Π½ΡΠΎΠΌ Π² Π΄Π°Π»Π΅ΠΊΠΎΠΌ XVII Π²Π΅ΠΊΠ΅. Π‘ΡƒΠ΄ΡƒΡ‡ΠΈ соврСмСнником Исаака ΠΡŒΡŽΡ‚ΠΎΠ½Π°, Π“ΡŽΠΉΠ³Π΅Π½Ρ Π±Ρ‹Π» ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ ΡƒΠ²Π»Π΅Ρ‡Π΅Π½ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌΠΈ Π²ΠΎΡ‚ маятниками, ΡƒΠ²Π»Π΅Ρ‡Π΅Π½ Π½Π°ΡΡ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π΄Π°ΠΆΠ΅ ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π΅Π» ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ часы с маятниковым ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠ°ΠΌ, ΠΈ часы эти Π±Ρ‹Π»ΠΈ ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΌΠΈ ΠΈΠ· самых Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ… для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ΠœΠ°ΡΡ‚Π½ΠΈΠΊΠΎΠ²Ρ‹Π΅ часы Π“ΡŽΠΉΠ³Π΅Π½ΡΠ°.

ПоявлСниС ΠΏΠΎΠ΄ΠΎΠ±Π½ΠΎΠ³ΠΎ изобрСтСния сослуТило Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΡƒΡŽ ΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·Ρƒ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅, особСнно Π² сфСрС физичСских экспСримСнтов, Π³Π΄Π΅ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠ΅ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ являСтся вСсьма Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹ΠΌ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ.

Но вСрнСмся ΠΊ маятнику, ΠΈΡ‚Π°ΠΊ, Π² основС Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ маятника Π»Π΅ΠΆΠ°Ρ‚ Π΅Π³ΠΎ колСбания, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ, Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Π΅Π΅ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌ Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ:

Π“Π΄Π΅ Ρ… (t) – нСизвСстная функция (это ΡƒΠ³ΠΎΠ» отклонСния ΠΎΡ‚ Π½ΠΈΠΆΠ½Π΅Π³ΠΎ полоТСния равновСсия Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ t, Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ Π² Ρ€Π°Π΄ΠΈΠ°Π½Π°Ρ…); w – ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ константа, которая опрСдСляСтся ΠΈΠ· ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ² маятника (w = √ g/L, Π³Π΄Π΅ g – это ускорСниС свободного падСния, Π° L – Π΄Π»ΠΈΠ½Π° матСматичСского маятника (подвСс).

Помимо, собствСнно ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятник ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΏΡ€Π΅Π±Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈ Π² ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ равновСсия, ΠΏΡ€ΠΈ этом сила тяТСсти, Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π°Ρ Π½Π° Π½Π΅Π³ΠΎ, Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡƒΡ€Π°Π²Π½ΠΎΠ²Π΅ΡˆΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ силой натяТСния Π½ΠΈΡ‚ΠΈ. ΠžΠ±Ρ‹Ρ‡Π½Ρ‹ΠΉ плоский маятник, ΠΏΡ€Π΅Π±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π½Π° нСрастяТимой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, являСтся систСмой с двумя стСпСнями свободы. Но Ссли, ΠΊ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρƒ, Π½ΠΈΡ‚ΠΊΡƒ Π·Π°ΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚ΡŒ Π½Π° ΡΡ‚Π΅Ρ€ΠΆΠ΅Π½ΡŒ, Ρ‚ΠΎΠ³Π΄Π° наш маятник станСт систСмой лишь с ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΡΡ‚Π΅ΠΏΠ΅Π½ΡŒΡŽ свободы, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ Π΅Π³ΠΎ двиТСния Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ Π΄Π²ΡƒΡ…ΠΌΠ΅Ρ€Π½Ρ‹ΠΌΠΈ, Π° Π½Π΅ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ…ΠΌΠ΅Ρ€Π½Ρ‹ΠΌΠΈ.

Но Ссли ΠΆΠ΅ наш маятник всС-Ρ‚Π°ΠΊΠΈ ΠΏΡ€Π΅Π±Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ Π½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈ этом ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ интСнсивныС колСбания Π²Π²Π΅Ρ€Ρ…-Π²Π½ΠΈΠ·, Ρ‚ΠΎΠ³Π΄Π° мСханичСская систСма ΠΏΡ€ΠΈΠΎΠ±Ρ€Π΅Ρ‚Π°Π΅Ρ‚ устойчивоС ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, ΠΈΠΌΠ΅Π½ΡƒΠ΅ΠΌΠΎΠ΅ Β«Π²Π΅Ρ€Ρ… Ρ‚ΠΎΡ€ΠΌΠ°ΡˆΠΊΠ°ΠΌΠΈΒ», Π΅Ρ‰Π΅ Π΅Π΅ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ маятником ΠšΠ°ΠΏΠΈΡ†Ρ‹.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Бвойства

Π£ маятника Π΅ΡΡ‚ΡŒ ряд интСрСсных свойств, ΠΏΠΎΠ΄Ρ‚Π²Π΅Ρ€ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… физичСскими Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Π°ΠΌΠΈ. Π’Π°ΠΊ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ всякого маятника зависит ΠΎΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ², ΠΊΠ°ΠΊ Π΅Π³ΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ° Ρ‚Π΅Π»Π°, расстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€ΠΎΠΌ тяТСсти ΠΈ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΎΠΉ подвСса. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° маятника являСтся Π½Π΅ простой Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π΅ΠΉ. А Π²ΠΎΡ‚ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ матСматичСского маятника ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Ρ€Π°ΡΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅, которая Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π° Π½ΠΈΠΆΠ΅.

Π’ Ρ…ΠΎΠ΄Π΅ наблюдСний Π·Π° маятниками Π±Ρ‹Π»ΠΈ Π²Ρ‹Π²Π΅Π΄Π΅Π½Ρ‹ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ закономСрности:

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ маятника – ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ прСдставляСт ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ собствСнно ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника, ΠΈΡ… Π΄Π»ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ. Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° матСматичСского маятника ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ.

Π“Π΄Π΅ L – Π΄Π»ΠΈΠ½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ матСматичСского маятника, g – ускорСниС свободного падСния, Π° Ο€ – число Пи, матСматичСская константа.

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΌΠ°Π»Ρ‹Ρ… колСбания матСматичСского маятника Π½ΠΈΠΊΠ°ΠΊ Π½Π΅ зависит ΠΎΡ‚ массы маятника ΠΈ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρ‹ колСбания, Π² этой ситуации ΠΎΠ½ двигаСтся ΠΊΠ°ΠΊ матСматичСский маятник с Π·Π°Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΉ Π΄Π»ΠΈΠ½Π½ΠΎΠΉ.

ΠŸΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅

Π’ΠΎΡ‚ ΠΌΡ‹ Π΄ΠΎΠ±Ρ€Π°Π»ΠΈΡΡŒ ΠΈ Π΄ΠΎ самого интСрСсного, Π·Π°Ρ‡Π΅ΠΌ Π½ΡƒΠΆΠ΅Π½ матСматичСский маятник ΠΈ ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ΅ Π΅Π³ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π° ΠΏΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠΊΠ΅ Π² ΠΆΠΈΠ·Π½ΠΈ. Π’ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΡƒΡŽ ΠΎΡ‡Π΅Ρ€Π΅Π΄ΡŒ ускорСниС матСматичСского маятника ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ для Π³Π΅ΠΎΠ»ΠΎΠ³ΠΎΡ€Π°Π·Π²Π΅Π΄ΠΊΠΈ, с Π΅Π³ΠΎ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ ΠΈΡ‰ΡƒΡ‚ ΠΏΠΎΠ»Π΅Π·Π½Ρ‹Π΅ ископаСмыС. Как это происходит? Π”Π΅Π»ΠΎ Π² Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ускорСниС свободного падСния измСняСтся с гСографичСской ΡˆΠΈΡ€ΠΎΡ‚ΠΎΠΉ, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΡ€Ρ‹ Π² Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… мСстах нашСй ΠΏΠ»Π°Π½Π΅Ρ‚Ρ‹ Π΄Π°Π»Π΅ΠΊΠΎ Π½Π΅ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Π° ΠΈ Ρ‚Π°ΠΌ Π³Π΄Π΅ Π·Π°Π»Π΅Π³Π°ΡŽΡ‚ ΠΏΠΎΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹ с большСй ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ, ускорСниС Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π½Π΅ΠΌΠ½ΠΎΠΆΠΊΠΎ большС. А Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚, просто подсчитав количСство ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΡ‚Ρ‹ΡΠΊΠ°Ρ‚ΡŒ Π² Π½Π΅Π΄Ρ€Π°Ρ… Π—Π΅ΠΌΠ»ΠΈ Ρ€ΡƒΠ΄Ρƒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΊΠ°ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΡƒΠ³ΠΎΠ»ΡŒ, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΎΠ½ΠΈ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΡƒΡŽ ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ, Π½Π΅ΠΆΠ΅Π»ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Ρ€Ρ‹Ρ…Π»Ρ‹Π΅ Π³ΠΎΡ€Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹.

Π’Π°ΠΊΠΆΠ΅ матСматичСским маятником пользовались ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ Π²Ρ‹Π΄Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ΡΡ ΡƒΡ‡Π΅Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΡ€ΠΎΡˆΠ»ΠΎΠ³ΠΎ, начиная с античности, Π² частности АрхимСд, ΠΡ€ΠΈΡΡ‚ΠΎΡ‚Π΅Π»ΡŒ, ΠŸΠ»Π°Ρ‚ΠΎΠ½, ΠŸΠ»ΡƒΡ‚Π°Ρ€Ρ…. Π’Π°ΠΊ АрхимСд ΠΈ вовсС использовал матСматичСский маятник Π²ΠΎ всСх своих вычислСниях, Π° Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ люди Π΄Π°ΠΆΠ΅ Π²Π΅Ρ€ΠΈΠ»ΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ маятник ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π²Π»ΠΈΡΡ‚ΡŒ Π½Π° ΡΡƒΠ΄ΡŒΠ±Ρ‹ людСй ΠΈ ΠΏΡ‹Ρ‚Π°Π»ΠΈΡΡŒ Π΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ с Π΅Π³ΠΎ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ прСдсказания Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‰Π΅Π³ΠΎ.

Π’ΠΈΠ΄Π΅ΠΎ

И Π² Π·Π°Π²Π΅Ρ€ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ Π²ΠΈΠ΄Π΅ΠΎ ΠΏΠΎ Ρ‚Π΅ΠΌΠ΅ нашСй ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΠΈ.

Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

Из Π’ΠΈΠΊΠΈΠΏΠ΅Π΄ΠΈΠΈ β€” свободной энциклопСдии

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π’ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠ΅ совпадаСт с матСматичСским понятиСм ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ, Π½ΠΎ имСя Π² Π²ΠΈΠ΄Ρƒ ΠΏΠΎΠ΄ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠ΅ΠΉ Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ физичСской Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉ колСбания, ΠΎΡ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Π­Ρ‚ΠΎ понятиС Π² Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΠΈΠΌΠΎ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΊ гармоничСским, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ ΠΊ ангармоничСским строго пСриодичСским колСбаниям (Π° ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎ β€” с Ρ‚Π΅ΠΌ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΈΠ½Ρ‹ΠΌ успСхом β€” ΠΈ нСпСриодичСским колСбаниям, ΠΏΠΎ ΠΊΡ€Π°ΠΉΠ½Π΅ΠΉ ΠΌΠ΅Ρ€Π΅ ΠΊ Π±Π»ΠΈΠ·ΠΊΠΈΠΌ ΠΊ пСриодичности).

Π’ случаС, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎ колСбаниях гармоничСского осциллятора с Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ, ΠΏΠΎΠ΄ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ понимаСтся ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ Π΅Π³ΠΎ ΠΎΡΡ†ΠΈΠ»Π»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΉ ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‰Π΅ΠΉ (игнорируя Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°Π½ΠΈΠ΅), ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ совпадаСт с ΡƒΠ΄Π²ΠΎΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠ΅ΠΆΡƒΡ‚ΠΊΠΎΠΌ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ блиТайшими прохоТдСниями ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ноль. Π’ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠ΅, это ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ с большСй ΠΈΠ»ΠΈ мСньшСй Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΈ пользой распространСно Π² Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ ΠΎΠ±ΠΎΠ±Ρ‰Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΈ Π½Π° Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ колСбания с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ свойствами.

Π•Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρ‹ измСрСния: сСкунда ΠΈ, Π² ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠ΅, Π²ΠΎΠΎΠ±Ρ‰Π΅ Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρ‹ измСрСния Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ связан ΡΠΎΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠ½ΠΎΠΉ обратности с частотой:

Π’ ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²ΠΎΠΉ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ прямо связан с энСргиСй (ΠΏΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Π² ΠΊΠ²Π°Π½Ρ‚ΠΎΠ²ΠΎΠΉ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅ энСргия ΠΎΠ±ΡŠΠ΅ΠΊΡ‚Π° β€” Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€, частицы β€” Π΅ΡΡ‚ΡŒ частота [3] ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π΅Π³ΠΎ Π²ΠΎΠ»Π½ΠΎΠ²ΠΎΠΉ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ).

ВСорСтичСскоС вычислСниС ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ‚ΠΎΠΉ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΈΠ½ΠΎΠΉ физичСской систСмы сводится, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΠΎ, ΠΊ Π½Π°Ρ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΡŽ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ динамичСских ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ (уравнСния), ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°ΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ эту систСму. Для ΠΊΠ°Ρ‚Π΅Π³ΠΎΡ€ΠΈΠΈ Π»ΠΈΠ½Π΅ΠΉΠ½Ρ‹Ρ… систСм (Π° ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎ β€” ΠΈ для Π»ΠΈΠ½Π΅Π°Ρ€ΠΈΠ·ΡƒΠ΅ΠΌΡ‹Ρ… систСм Π² Π»ΠΈΠ½Π΅ΠΉΠ½ΠΎΠΌ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ Π·Π°Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡƒΡŽ являСтся ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ Ρ…ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΈΠΌ) ΡΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ стандартныС ΡΡ€Π°Π²Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ простыС матСматичСскиС ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄Ρ‹, ΠΏΠΎΠ·Π²ΠΎΠ»ΡΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ это ΡΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ (Ссли извСстны сами физичСскиС уравнСния, ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ систСму).

Для ΡΠΊΡΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ опрСдСлСния ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ часы, сСкундомСры, частотомСры, стробоскопы, строботахомСтры, осциллографы. Π’Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ΡΡ биСния, ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄ гСтСродинирования Π² Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… Π²ΠΈΠ΄Π°Ρ…, ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏ рСзонанса. Для Π²ΠΎΠ»Π½ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ€ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ косвСнно β€” Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Π΄Π»ΠΈΠ½Ρƒ Π²ΠΎΠ»Π½Ρ‹, для Ρ‡Π΅Π³ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Ρ„Π΅Ρ€ΠΎΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Ρ‹, Π΄ΠΈΡ„Ρ€Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½Π½Ρ‹Π΅ Ρ€Π΅ΡˆΡ‘Ρ‚ΠΊΠΈ ΠΈΡ‚ΠΏ. Иногда Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ ΠΈ ΠΈΠ·ΠΎΡ‰Ρ€Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄Ρ‹, ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ€Π°Π·Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°Π½Π½Ρ‹Π΅ для ΠΊΠΎΠ½ΠΊΡ€Π΅Ρ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ случая (Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠ°ΠΊ само ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Ρ€Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ, особСнно Ссли Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΌΠ°Π»Ρ‹Ρ… ΠΈΠ»ΠΈ Π½Π°ΠΎΠ±ΠΎΡ€ΠΎΡ‚ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΡ… Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π°Ρ…, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ трудности наблюдСния ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹).

Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ

ГармоничСскиС колСбания

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

9 класс, 11 класс, Π•Π“Π­/ΠžΠ“Π­

Π‘Ρ‚Π°Ρ‚ΡŒΡ находится Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΠ²Π΅Ρ€ΠΊΠ΅ Ρƒ мСтодистов Skysmart.
Если Π²Ρ‹ Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΈ ΠΎΡˆΠΈΠ±ΠΊΡƒ, сообщитС ΠΎΠ± этом Π² ΠΎΠ½Π»Π°ΠΉΠ½-Ρ‡Π°Ρ‚
(Π² ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎΠΌ Π½ΠΈΠΆΠ½Π΅ΠΌ ΡƒΠ³Π»Ρƒ экрана).

ΠœΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅ колСбания

ΠœΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅ колСбания β€” это физичСскиС процСссы, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡŽΡ‚ΡΡ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Π΅ ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Π²Π°Π»Ρ‹ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

КолСбания дСлятся Π½Π° Π΄Π²Π° Π²ΠΈΠ΄Π°: свободныС ΠΈ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅.

Π‘Π²ΠΎΠ±ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Π΅ колСбания

Π­Ρ‚ΠΎ колСбания, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ происходят ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½ΠΈΡ… сил Π² ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмС.

Они всСгда Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅, ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Ρ‡Ρ‚ΠΎ вСсь запас энСргии, сообщСнный Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π΅, Π² ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅ ΡƒΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π½Π° ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ ΠΏΡ€Π΅ΠΎΠ΄ΠΎΠ»Π΅Π½ΠΈΡŽ сил трСния ΠΈ сопротивлСния срСды (Π² этом случаС мСханичСская энСргия ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π²ΠΎ Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½ΡŽΡŽ). Из-Π·Π° этого свободныС колСбания ΠΏΠΎΡ‡Ρ‚ΠΈ Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ практичСского примСнСния.

Π’Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ колСбания

А Π²ΠΎΡ‚ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ колСбания Π²ΠΎΡΠΏΠΎΠ»Π½ΡΡŽΡ‚ запас энСргии внСшним воздСйствиСм. Если это происходит ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄, Ρ‚ΠΎ колСбания Π²ΠΎΠΎΠ±Ρ‰Π΅ Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚.

Частота, с ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ эта сила воздСйствуСт, Ρ€Π°Π²Π½Π° частотС, с ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ систСма Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚ΡŒΡΡ.

НапримСр, ΠΊΠ°Ρ‡Π΅Π»ΠΈ. Если вас ΠΊΡ‚ΠΎ-Ρ‚ΠΎ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π½Π° Π½ΠΈΡ… ΠΊΠ°Ρ‡Π°Ρ‚ΡŒ, ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ Ρ€Π°Π· давая Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‡ΠΎΠΊ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Π²Ρ‹ ΠΏΡ€ΠΈΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚Π΅ Π² ΠΎΠ΄Π½Ρƒ ΠΈ Ρ‚Ρƒ ΠΆΠ΅ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ β€” Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ.

Π­Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ всС Π΅Ρ‰Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ, Ссли вас Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ Ρ€Π°ΡΠΊΠ°Ρ‡ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· полоТСния равновСсия. ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚ΠΎ Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΌ случаС Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π° (ΠΎ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΏΠΎΠΉΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ‡ΡƒΡ‚ΡŒ Π½ΠΈΠΆΠ΅) Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΌ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ.

АвтоколСбания

Иногда Π²Ρ‹Π½ΡƒΠΆΠ΄Π΅Π½Π½ΠΎΠΌΡƒ колСбанию Π½Π΅ Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ внСшнСго воздСйствия, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΡΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ. Π‘Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠ΅ систСмы, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… это внСшниС воздСйствиС Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°Π΅Ρ‚ само ΠΈΠ·-Π·Π° способности Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ поступлСниС энСргии ΠΎΡ‚ постоянного источника.

Π£ Π°Π²Ρ‚ΠΎΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмы Π΅ΡΡ‚ΡŒ Ρ‚Ρ€ΠΈ Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹Ρ… ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‰ΠΈΡ…:

Часы с ΠΊΡƒΠΊΡƒΡˆΠΊΠΎΠΉ β€” ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ Π°Π²Ρ‚ΠΎΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ систСмы. Гиря Π½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ΅ (Ρ†Π΅ΠΏΠΎΡ‡ΠΊΠ΅) стрСмится Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Ρ‚ΡŒ Π·ΡƒΠ±Ρ‡Π°Ρ‚ΠΎΠ΅ колСсо (Ρ…Ρ€Π°ΠΏΠΎΠ²ΠΈΠΊ). ΠŸΡ€ΠΈ колСбаниях маятника Π°Π½ΠΊΠ΅Ρ€ цСпляСт Π·Π° Π·ΡƒΠ±Π΅Ρ†, ΠΈ Π²Ρ€Π°Ρ‰Π΅Π½ΠΈΠ΅ приостанавливаСтся.

Но Π² Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ маятник ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π°Π΅Ρ‚ Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‡ΠΎΠΊ, ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ΅Π½ΡΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Ρ€ΠΈ энСргии ΠΈΠ·-Π·Π° трСния. ΠŸΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ энСргия Π³ΠΈΡ€ΠΈ, которая постСпСнно опускаСтся, расходуСтся Π½Π° ΠΏΠΎΠ΄Π΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΡ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π₯арактСристики ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΉΡ‚ΠΈ ΠΊ гармоничСским колСбаниям, Π½Π°ΠΌ Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π½Π°ΠΌ эти колСбания ΠΎΡ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ. Π›ΡŽΠ±ΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ характСризуСтся Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°ΠΌΠΈ: ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄, частота, Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Π°, Ρ„Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

T = t/N

N β€” количСство ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ [-]

Π’Π°ΠΊΠΆΠ΅ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, обратная ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Ρƒ β€” частота. Она ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚, сколько ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ систСма Π² Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρƒ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° частоты

Ξ½ = N/t = 1/T

N β€” количСство ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ [-]

Она ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ Π² ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠΈ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ:

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ГармоничСскиС колСбания

ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ процСсса β€” простыС гармоничСскиС колСбания, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΎΠΏΠΈΡΡ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ:

Π£Ρ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

x β€” ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π° Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t [ΠΌ]

t β€” ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ [с]

2πνtΠ² этом ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠΈ β€” это Ρ„Π°Π·Π°. Π•Π΅ ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°ΡŽΡ‚ грСчСской Π±ΡƒΠΊΠ²ΠΎΠΉ Ο†

Π€Π°Π·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

t β€” ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ [с]

НапримСр, Π² Ρ‚Π΅Ρ… ΠΆΠ΅ самых часах с ΠΊΡƒΠΊΡƒΡˆΠΊΠΎΠΉ маятник ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Π΅Ρ‚ колСбания. Он качаСтся слСва Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π² ΡΠ°ΠΌΡƒΡŽ ΠΏΡ€Π°Π²ΡƒΡŽ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ. Π’ Ρ‚ΠΎΠΉ ΠΆΠ΅ Ρ„Π°Π·Π΅ ΠΎΠ½ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π½Π°Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΠΏΡ€ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ Π² Ρ‚Ρƒ ΠΆΠ΅ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ, идя справа Π½Π°Π»Π΅Π²ΠΎ. Если ΠΌΡ‹ возьмСм Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ Π½Π° сантимСтр Π»Π΅Π²Π΅Π΅ самой ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎΠΉ, Ρ‚ΠΎ идя Π² Π½Π΅Π΅ Π½Π΅ слСва Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²ΠΎ, Π° справа Π½Π°Π»Π΅Π²ΠΎ, ΠΌΡ‹ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ ΡƒΠΆΠ΅ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΡƒΡŽ Ρ„Π°Π·Ρƒ.

На рисункС Π½ΠΈΠΆΠ΅ ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Π°Π½Ρ‹ полоТСния Ρ‚Π΅Π»Π° Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΎΠ΄ΠΈΠ½Π°ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Π΅ ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠ΅ΠΆΡƒΡ‚ΠΊΠΈ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈ гармоничСских колСбаниях. Π’Π°ΠΊΡƒΡŽ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½Ρƒ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΠΈ освСщСнии ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π»ΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎΡΡ Ρ‚Π΅Π»Π° ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡ‚ΠΊΠΈΠΌΠΈ пСриодичСскими Π²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠ°ΠΌΠΈ свСта (стробоскопичСскоС освСщСниС). Π‘Ρ‚Ρ€Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π°ΠΆΠ°ΡŽΡ‚ Π²Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ скорости Ρ‚Π΅Π»Π° Π² Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Если ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄, Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ„Π°Π·Ρƒ ΠΈΠ»ΠΈ Π°ΠΌΠΏΠ»ΠΈΡ‚ΡƒΠ΄Ρƒ колСбания, Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠΈ Ρ‚ΠΎΠΆΠ΅ измСнятся.

На рисункС Π½ΠΈΠΆΠ΅ Π²ΠΎ всСх Ρ‚Ρ€Π΅Ρ… случаях для синих ΠΊΡ€ΠΈΠ²Ρ‹Ρ… Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ„Π°Π·Π° Ρ€Π°Π²Π½Π° Π½ΡƒΠ»ΡŽ, Π° Π² послСднСм (с) β€” красная кривая ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΡƒΡŽ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ„Π°Π·Ρƒ.

Π’ΠΎ Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ случаС (b) красная кривая отличаСтся ΠΎΡ‚ синСй Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° β€” Ρƒ красной ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ Π² Π΄Π²Π° Ρ€Π°Π·Π° мСньшС.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ маятник

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ маятник β€” ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Если ΠΌΡ‹ подвСсим ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ Π½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, Ρ‚ΠΎ это Π΅Ρ‰Π΅ Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ матСматичСским маятником β€” ΠΏΠΎΠΊΠ° ΠΎΠ½ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ физичСский.

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΌ этот маятник станСт, Ссли Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊΠ° ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ мСньшС Π΄Π»ΠΈΠ½Ρ‹ Π½ΠΈΡ‚ΠΈ (Ρ‚ΠΎΠ³Π΄Π° этими Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΈ Ρ€Π°ΡΡΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ), растяТСниС Π½ΠΈΡ‚ΠΈ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ ΠΌΠ°Π»ΠΎ, Π° масса Π½ΠΈΡ‚ΠΈ Π²ΠΎ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€Π°Π· мСньшС массы ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊΠ°.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ΠœΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΌ маятником называСтся систСма, которая состоит ΠΈΠ· ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΈ массой m ΠΈ нСвСсомой нСрастяТимой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ Π΄Π»ΠΈΠ½ΠΎΠΉ l, Π½Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠ° подвСшСна, ΠΈ которая находится Π² ΠΏΠΎΠ»Π΅ силы тяТСсти (ΠΈΠ»ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… сил).

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΌΠ°Π»Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ матСматичСского маятника Π² ΠΏΠΎΠ»Π΅ силы тяТСсти Π—Π΅ΠΌΠ»ΠΈ опрСдСляСтся ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅:

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° колСбания матСматичСского маятника

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

g β€” ускорСниС свободного падСния [ΠΌ/с^2]

На ΠΏΠ»Π°Π½Π΅Ρ‚Π΅ ЗСмля g = 9,8 ΠΌ/с2

ΠŸΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½Ρ‹ΠΉ маятник

ΠŸΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½Ρ‹ΠΉ маятник β€” это Π³Ρ€ΡƒΠ·, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅, массой ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π½Π΅Π±Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ.

Π’ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠΌ маятникС колСбания ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм силы упругости.
Пока ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π° Π½Π΅ Π΄Π΅Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π°, сила упругости Π½Π° Ρ‚Π΅Π»ΠΎ Π½Π΅ дСйствуСт.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° колСбания ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

m β€” масса маятника [ΠΊΠ³]

k β€” ΠΆΠ΅ΡΡ‚ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹ [Н/ΠΌ]

Π—Π°ΠΊΠΎΠ½ сохранСния энСргии для гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

Π€ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ° β€” такая клСвая Π½Π°ΡƒΠΊΠ°, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Π½ΠΈΡ‡Π΅Π³ΠΎ Π½Π΅ исчСзаСт бСсслСдно ΠΈ Π½Π΅ появляСтся ΠΈΠ· Π½ΠΈΠΎΡ‚ΠΊΡƒΠ΄Π°. Π­Ρ‚Ρƒ ΠΎΡΠΎΠ±Π΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ описываСт Π·Π°ΠΊΠΎΠ½ сохранСния энСргии.

Рассмотрим Π΅Π³ΠΎ Π½Π° ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π΅ матСматичСского маятника.

Онлайн-курсы Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΈ Π² Skysmart Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ ΡƒΠ²Π»Π΅ΠΊΠ°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹, Ρ‡Π΅ΠΌ наши ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΠΈ!

Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ: ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚Ρ‹, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹, Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ? Π§Ρ‚ΠΎ это Π·Π° Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ физичСский смысл ΠΎΠ½Π° ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΈ ΠΊΠ°ΠΊ Π΅Π΅ Ρ€Π°ΡΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ? Π’ этой ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΠ΅ ΠΌΡ‹ разбСрСмся с этими вопросами, рассмотрим Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹, ΠΏΠΎ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΌ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Ρ€Π°ΡΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ выясним, какая связь имССтся ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌΠΈ физичСскими Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°ΠΌΠΈ, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΈ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ‚Π΅Π»Π°/систСмы.

ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΈ физичСский смысл

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ называСтся Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠ΅ΠΆΡƒΡ‚ΠΎΠΊ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ, ΠΏΡ€ΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ Ρ‚Π΅Π»ΠΎ ΠΈΠ»ΠΈ систСма ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°ΡŽΡ‚ ΠΎΠ΄Π½ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ (ΠΎΠ±ΡΠ·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ΅). ΠŸΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΡ‚ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€, ΠΏΡ€ΠΈ Π²Ρ‹ΠΏΠΎΠ»Π½Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΏΠΎΠ»Π½Ρ‹ΠΌ. Π’ Ρ€ΠΎΠ»ΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ условия выступаСт Π²ΠΎΠ·Π²Ρ€Π°Ρ‰Π΅Π½ΠΈΠ΅ Ρ‚Π΅Π»Π° Π² Π΅Π³ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠ½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ состояниС (ΠΊ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠ½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π΅). ΠžΡ‡Π΅Π½ΡŒ Ρ…ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΎ проводится аналогия с ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. ΠžΡˆΠΈΠ±ΠΎΡ‡Π½ΠΎ, кстати, Π΄ΡƒΠΌΠ°Ρ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ½Π° ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ мСсто ΠΈΡΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π² ΠΎΠ±Ρ‹ΠΊΠ½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ ΠΈ Π²Ρ‹ΡΡˆΠ΅ΠΉ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠΊΠ΅. Как извСстно, эти Π΄Π²Π΅ Π½Π°ΡƒΠΊΠΈ Π½Π΅Ρ€Π°Π·Ρ€Ρ‹Π²Π½ΠΎ связаны. И с ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡΡ‚ΠΎΠ»ΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒΡΡ Π½Π΅ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠΈ тригономСтричСских ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ, Π½ΠΎ ΠΈ Π² Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π°Ρ… Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΈ, Π° ΠΈΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠΊΠ΅, ΠΎΠΏΡ‚ΠΈΠΊΠ΅ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ‡ΠΈΡ…. ΠŸΡ€ΠΈ пСрСносС ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΈΠ· ΠΌΠ°Ρ‚Π΅ΠΌΠ°Ρ‚ΠΈΠΊΠΈ Π² Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΡƒ ΠΏΠΎΠ΄ Π½ΠΈΠΌ Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ½ΠΈΠΌΠ°Ρ‚ΡŒ просто Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρƒ (Π° Π½Π΅ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΡŽ), которая ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΎΡ‚ проходящСго Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ.

КакиС Π±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ колСбания?

КолСбания ΠΏΠΎΠ΄Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π½Π° гармоничСскиС ΠΈ ангармоничСскиС, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ Π½Π° пСриодичСскиС ΠΈ нСпСриодичСскиС. Π›ΠΎΠ³ΠΈΡ‡Π½ΠΎ Π±Ρ‹Π»ΠΎ Π±Ρ‹ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π² случаС гармоничСских ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΎΠ½ΠΈ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°ΡŽΡ‚ΡΡ согласно Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ гармоничСской Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°ΠΊ синус, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ косинус. ΠŸΡ€ΠΈ этом Π² Π΄Π΅Π»Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΈ коэффициСнты сТатия-растяТСния ΠΈ увСличСния-ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ. Π’Π°ΠΊΠΆΠ΅ колСбания Π±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌΠΈ. Π’ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Π½Π° систСму дСйствуСт опрСдСлСнная сила, которая постСпСнно β€œΡ‚ΠΎΡ€ΠΌΠΎΠ·ΠΈΡ‚β€ сами колСбания. ΠŸΡ€ΠΈ этом ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ становится мСньшС, Π² Ρ‚ΠΎ врСмя ΠΊΠ°ΠΊ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π½Π΅ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ увСличиваСтся. ΠžΡ‡Π΅Π½ΡŒ Ρ…ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΎ дСмонстрируСт Ρ‚Π°ΠΊΡƒΡŽ Π²ΠΎΡ‚ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ аксиому ΠΏΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠΉ ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚ с использованиСм маятника. Он ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π²ΠΈΠ΄Π°, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ матСматичСского. Π­Ρ‚ΠΎ Π½Π΅Π²Π°ΠΆΠ½ΠΎ. ΠšΡΡ‚Π°Ρ‚ΠΈ, ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π² Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… систСмах Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡ‚ΡŒΡΡ Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹ΠΌΠΈ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°ΠΌΠΈ. Но ΠΎΠ± этом Ρ‡ΡƒΡ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ ΠΏΠΎΠ·ΠΆΠ΅. БСйчас ΠΆΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅ΠΌ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹.

ΠžΠΏΡ‹Ρ‚ с маятниками

Π’Π·ΡΡ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹ΠΌ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ любой маятник, Ρ€Π°Π·Π½ΠΈΡ†Ρ‹ Π½ΠΈΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚. Π—Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‹ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΈ Π½Π° Ρ‚ΠΎ ΠΈ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‹ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ½ΠΈ ΡΠΎΠ±Π»ΡŽΠ΄Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π² любом случаС. Но ΠΏΠΎΡ‡Π΅ΠΌΡƒ-Ρ‚ΠΎ большС ΠΏΠΎ Π΄ΡƒΡˆΠ΅ матСматичСский маятник. Если ΠΊΡ‚ΠΎ-Ρ‚ΠΎ Π½Π΅ Π·Π½Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ½ собой прСдставляСт: это ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ Π½Π° нСрастяТимой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ крСпится ΠΊ Π³ΠΎΡ€ΠΈΠ·ΠΎΠ½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΏΠ»Π°Π½ΠΊΠ΅, ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ ΠΊ Π½ΠΎΠΆΠΊΠ°ΠΌ (ΠΈΠ»ΠΈ элСмСнтам, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΈΠ³Ρ€Π°ΡŽΡ‚ ΠΈΡ… Ρ€ΠΎΠ»ΡŒ – Π΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ систСму Π² равновСсном состоянии). Π¨Π°Ρ€ΠΈΠΊ Π»ΡƒΡ‡ΡˆΠ΅ всСго Π±Ρ€Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ· ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»Π°, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚ Π±Ρ‹Π» нагляднСС.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π˜Ρ‚Π°ΠΊ, Ссли вывСсти Ρ‚Π°ΠΊΡƒΡŽ систСму ΠΈΠ· равновСсия, ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊ ΡˆΠ°Ρ€Ρƒ ΠΊΠ°ΠΊΡƒΡŽ-Ρ‚ΠΎ силу (ΠΏΡ€ΠΎΡ‰Π΅ говоря, Ρ‚ΠΎΠ»ΠΊΠ½ΡƒΡ‚ΡŒ Π΅Π³ΠΎ), Ρ‚ΠΎ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ Π½Π°Ρ‡Π½Π΅Ρ‚ Ρ€Π°ΡΠΊΠ°Ρ‡ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, слСдуя ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Ρ‚Ρ€Π°Π΅ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΈΠΈ. Π‘ΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π΅ΠΌ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ траСктория, ΠΏΠΎ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΡˆΠ°Ρ€, сокращаСтся. Π’ Ρ‚ΠΎ ΠΆΠ΅ врСмя ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°Π΅Ρ‚ всС быстрСС ΡΠ½ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ‚ΡƒΠ΄Π°-сюда. Π­Ρ‚ΠΎ Π³ΠΎΠ²ΠΎΡ€ΠΈΡ‚ ΠΎ Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ увСличиваСтся. А Π²ΠΎΡ‚ врСмя, Π·Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ ΡˆΠ°Ρ€ΠΈΠΊ возвращаСтся Π² Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅, ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Π΅Ρ‚ΡΡ. А вСдь врСмя ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ³ΠΎ колСбания, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΡ‹ выяснили Ρ€Π°Π½Π΅Π΅, ΠΈ называСтся ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ. Если ΠΎΠ΄Π½Π° Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Π΅Ρ‚ΡΡ, Π° другая увСличиваСтся, Ρ‚ΠΎ говорят ΠΎΠ± ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΠΎΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ. Π’ΠΎΡ‚ ΠΌΡ‹ ΠΈ Π΄ΠΎΠ±Ρ€Π°Π»ΠΈΡΡŒ Π΄ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠ³ΠΎ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°, Π½Π° основании ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ строятся Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ для опрСдСлСния ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Если ΠΆΠ΅ ΠΌΡ‹ возьмСм для провСдСния ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½Ρ‹ΠΉ маятник, Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΌ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π½Π°Π±Π»ΡŽΠ΄Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π½Π΅ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Π² Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅. Для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΎΠ½ Π±Ρ‹Π» Π½Π°ΠΈΠ±ΠΎΠ»Π΅Π΅ наглядно прСдставлСн, ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅ΠΌ систСму Π² Π΄Π²ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π² Π²Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΠΊΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ плоскости. Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π±Ρ‹Π»ΠΎ понятнСС, сначала стоило ΡΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ собой прСдставляСт ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½Ρ‹ΠΉ маятник. Из названия понятно, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π² Π΅Π³ΠΎ конструкции Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Π° ΠΏΡ€ΠΈΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π°. И это Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊ. ΠžΠΏΡΡ‚ΡŒ ΠΆΠ΅ Ρ‚Π°ΠΊΠΈ, Ρƒ нас Π΅ΡΡ‚ΡŒ Π³ΠΎΡ€ΠΈΠ·ΠΎΠ½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½Π°Ρ ΠΏΠ»ΠΎΡΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π° ΠΎΠΏΠΎΡ€Π°Ρ…, ΠΊ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΏΠΎΠ΄Π²Π΅ΡˆΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ΡΡ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π° ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Π΄Π»ΠΈΠ½Ρ‹ ΠΈ ТСсткости. К Π½Π΅ΠΉ, Π² свою ΠΎΡ‡Π΅Ρ€Π΅Π΄ΡŒ, ΠΏΠΎΠ΄Π²Π΅ΡˆΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ΡΡ Π³Ρ€ΡƒΠ·ΠΈΠΊ. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ†ΠΈΠ»ΠΈΠ½Π΄Ρ€, ΠΊΡƒΠ± ΠΈΠ»ΠΈ другая Ρ„ΠΈΠ³ΡƒΡ€ΠΊΠ°. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Π΄Π°ΠΆΠ΅ ΠΊΠ°ΠΊΠΎΠΉ-Ρ‚ΠΎ сторонний ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΌΠ΅Ρ‚. Π’ любом случаС, ΠΏΡ€ΠΈ Π²Ρ‹Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠΈ систСмы ΠΈΠ· полоТСния равновСсия, ΠΎΠ½Π° Π½Π°Ρ‡Π½Π΅Ρ‚ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠ°Ρ‚ΡŒ Π·Π°Ρ‚ΡƒΡ…Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ колСбания. НаиболСС Ρ‡Π΅Ρ‚ΠΊΠΎ просматриваСтся ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ частоты ΠΈΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ Π² Π²Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΠΊΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ плоскости, Π±Π΅Π· всякого отклонСния. На этом с ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚Π°ΠΌΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‡ΠΈΡ‚ΡŒ.

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π˜Ρ‚Π°ΠΊ, Π² ΠΈΡ… Ρ…ΠΎΠ΄Π΅ ΠΌΡ‹ выяснили, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΈ частота ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ это Π΄Π²Π΅ физичСскиС Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΡƒΡŽ Π·Π°Π²ΠΈΡΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ.

ΠžΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ ΠΈ размСрности

ΠžΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ обозначаСтся латинской Π±ΡƒΠΊΠ²ΠΎΠΉ T. Π“ΠΎΡ€Π°Π·Π΄ΠΎ Ρ€Π΅ΠΆΠ΅ ΠΎΠ½ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΏΠΎ-Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌΡƒ. Частота ΠΆΠ΅ обозначаСтся Π±ΡƒΠΊΠ²ΠΎΠΉ Β΅ (β€œΠœΡŽβ€). Как ΠΌΡ‹ Π³ΠΎΠ²ΠΎΡ€ΠΈΠ»ΠΈ Π² самом Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π΅, ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ это Π½Π΅ Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΈΠ½ΠΎΠ΅, ΠΊΠ°ΠΊ врСмя, Π·Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ Π² систСмС происходит ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ΅ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠ΅. Π’ΠΎΠ³Π΄Π° Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ сСкунда. А Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΈ частота ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹, Ρ‚ΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ частоты Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π°, дСлСнная Π½Π° сСкунду. Π’ записи Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ всС Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π²Ρ‹Π³Π»ΡΠ΄Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ: T (с), Β΅ (1/с).

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° для матСматичСского маятника. Π—Π°Π΄Π°Ρ‡Π° β„–1

Как ΠΈ Π² случаС с ΠΎΠΏΡ‹Ρ‚Π°ΠΌΠΈ, я Ρ€Π΅ΡˆΠΈΠ» ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹ΠΌ Π΄Π΅Π»ΠΎΠΌ Ρ€Π°Π·ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с маятником матСматичСским. ΠŸΠΎΠ΄Ρ€ΠΎΠ±Π½ΠΎ Π²Π΄Π°Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π² Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ ΠΌΡ‹ Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅ΠΌ, ΠΏΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ такая Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π° поставлСна ΠΈΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π½Π΅ Π±Ρ‹Π»Π°. Π”Π° ΠΈ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ сам ΠΏΠΎ сСбС Π³Ρ€ΠΎΠΌΠΎΠ·Π΄ΠΊΠΈΠΉ. Но Π²ΠΎΡ‚ с самими Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°ΠΌΠΈ ознакомимся, выясним, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π·Π° Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ Π² Π½ΠΈΡ… входят. Π˜Ρ‚Π°ΠΊ, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ для матСматичСского маятника ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄:

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π“Π΄Π΅ l – Π΄Π»ΠΈΠ½Π° Π½ΠΈΡ‚ΠΈ, ΠΏ = 3,14, Π° g – ускорСниС свободного падСния (9,8 ΠΌ/с^2). Никаких Π·Π°Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π΅ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Π°. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Π±Π΅Π· Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… вопросов ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΉΠ΄Π΅ΠΌ сразу ΠΊ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡŽ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ Π½Π° ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° колСбания матСматичСского маятника. ΠœΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ ΡˆΠ°Ρ€ массой 10 Π³Ρ€Π°ΠΌΠΌ подвСшСн Π½Π° нСрастяТимой Π½ΠΈΡ‚ΠΈ Π΄Π»ΠΈΠ½ΠΎΠΉ 20 сантимСтров. РассчитайтС ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ колСбания систСмы, приняв Π΅Π΅ Π·Π° матСматичСский маятник. РСшСниС ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ простоС. Как ΠΈ Π²ΠΎ всСх Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°Ρ… ΠΏΠΎ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ максимально ΡƒΠΏΡ€ΠΎΡΡ‚ΠΈΡ‚ΡŒ Π΅Π΅ Π·Π° счСт отброса Π½Π΅Π½ΡƒΠΆΠ½Ρ‹Ρ… слов. Они Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π² контСкст для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π·Π°ΠΏΡƒΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ Ρ€Π΅ΡˆΠ°ΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ, Π½ΠΎ Π½Π° самом Π΄Π΅Π»Π΅ Π½ΠΈΠΊΠ°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ вСса Π°Π±ΡΠΎΠ»ΡŽΡ‚Π½ΠΎ Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚. Π’ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π΅ случаСв, разумССтся. Π—Π΄Π΅ΡΡŒ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΈΡΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ с β€œΠ½Π΅Ρ€Π°ΡΡ‚ΡΠΆΠΈΠΌΠΎΠΉ Π½ΠΈΡ‚ΡŒΡŽβ€. Π­Ρ‚ΠΎ словосочСтаниС Π½Π΅ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½ΠΎ Π²Π²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ Π² ступор. А Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ маятник Ρƒ нас матСматичСский, масса Π³Ρ€ΡƒΠ·Π° нас ΠΈΠ½Ρ‚Π΅Ρ€Π΅ΡΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π΅ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Π°. Π’ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ слова ΠΎ 10 Π³Ρ€Π°ΠΌΠΌΠ°Ρ… Ρ‚ΠΎΠΆΠ΅ просто ΠΏΡ€ΠΈΠ·Π²Π°Π½Ρ‹ Π·Π°ΠΏΡƒΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ ΡƒΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΊΠ°. Но ΠΌΡ‹ вСдь Π·Π½Π°Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π² Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅ масса отсутствуСт, поэтому со спокойной ΡΠΎΠ²Π΅ΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΌΠΎΠΆΠ΅ΠΌ ΠΏΡ€ΠΈΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΊ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡŽ. Π˜Ρ‚Π°ΠΊ, Π±Π΅Ρ€Π΅ΠΌ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ ΠΈ просто подставляСм Π² Π½Π΅Π΅ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΏΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ систСмы. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… условий Π½Π΅ Π±Ρ‹Π»ΠΎ Π·Π°Π΄Π°Π½ΠΎ, ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠ³Π»ΡΡ‚ΡŒ значСния Π±ΡƒΠ΄Π΅ΠΌ Π΄ΠΎ 3-Π΅Π³ΠΎ Π·Π½Π°ΠΊΠ° послС запятой, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΈ принято. ΠŸΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ½ΠΎΠΆΠΈΠ² ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄Π΅Π»ΠΈΠ² Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Ρ€Π°Π²Π΅Π½ 0,886 сСкунд. Π—Π°Π΄Π°Ρ‡Π° Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½Π°.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° для ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника. Π—Π°Π΄Π°Ρ‡Π° β„–2

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ маятников ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΎΠ±Ρ‰ΡƒΡŽ Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡŒ, Π° ΠΈΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ 2ΠΏ. Π­Ρ‚Π° Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° присутствуСт сразу Π² Π΄Π²ΡƒΡ… Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°Ρ…, Π½ΠΎ разнятся ΠΎΠ½ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠΎΡ€Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ. Если Π² Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π΅, ΠΊΠ°ΡΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉΡΡ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника, ΡƒΠΊΠ°Π·Π°Π½Π° масса Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°, Ρ‚ΠΎ ΠΈΠ·Π±Π΅ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ вычислСний с Π΅Π΅ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ, ΠΊΠ°ΠΊ это Π±Ρ‹Π»ΠΎ Π² случаС с матСматичСским маятником. Но ΠΏΡƒΠ³Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π½Π΅ стоит. Π’ΠΎΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊ выглядит Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° для ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника:

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Π’ Π½Π΅ΠΉ m – масса подвСшСнного ΠΊ ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π΅ Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°, k – коэффициСнт ТСсткости ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹. Π’ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ коэффициСнта ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΎ. Но Ссли Π² Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅ матСматичСского маятника особо Π½Π΅ Ρ€Π°Π·Π³ΡƒΠ»ΡΠ΅ΡˆΡŒΡΡ – всС-Ρ‚Π°ΠΊΠΈ 2 Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹ ΠΈΠ· 4 ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ константами – Ρ‚ΠΎ Ρ‚ΡƒΡ‚ добавляСтся 3 ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΡΡ‚ΡŒΡΡ. И Π½Π° Π²Ρ‹Ρ…ΠΎΠ΄Π΅ ΠΌΡ‹ ΠΈΠΌΠ΅Π΅ΠΌ 3 ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Ρ…: ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ (частота) ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, коэффициСнт ТСсткости ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹, масса подвСшСнного Π³Ρ€ΡƒΠ·Π°. Π—Π°Π΄Π°Ρ‡Π° ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ сориСнтирована Π½Π° Π½Π°Ρ…ΠΎΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠ΅ любого ΠΈΠ· этих ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ². Π’Π½ΠΎΠ²ΡŒ ΠΈΡΠΊΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ Π±Ρ‹Π»ΠΎ Π±Ρ‹ слишком Π»Π΅Π³ΠΊΠΎ, поэтому ΠΌΡ‹ Π½Π΅ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½ΠΈΠΌ условиС. НайдитС коэффициСнт ТСсткости ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Ρ‹, Ссли врСмя ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ³ΠΎ колСбания составляСт 4 сСкунды, Π° масса Π³Ρ€ΡƒΠ·Π° ΠΏΡ€ΡƒΠΆΠΈΠ½Π½ΠΎΠ³ΠΎ маятника Ρ€Π°Π²Π½Π° 200 Π³Ρ€Π°ΠΌΠΌΠ°ΠΌ.

Для Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ любой физичСской Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ Ρ…ΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΎ Π±Ρ‹ сначала ΡΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ рисунок ΠΈ Π½Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹. Они здСсь – ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠ²ΠΈΠ½Π° Π΄Π΅Π»Π°. Записав Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ коэффициСнт ТСсткости. Он Ρƒ нас находится ΠΏΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΡ€Π½Π΅ΠΌ, поэтому ΠΎΠ±Π΅ части уравнСния Π²ΠΎΠ·Π²Π΅Π΄Π΅ΠΌ Π² ΠΊΠ²Π°Π΄Ρ€Π°Ρ‚. Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΈΠ·Π±Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ ΠΎΡ‚ Π΄Ρ€ΠΎΠ±ΠΈ, ΡƒΠΌΠ½ΠΎΠΆΠΈΠΌ части Π½Π° k. Π’Π΅ΠΏΠ΅Ρ€ΡŒ оставим Π² Π»Π΅Π²ΠΎΠΉ части уравнСния Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ коэффициСнт, Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»ΠΈΠΌ части Π½Π° T^2. Π’ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠ΅, Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΊΡƒ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π±Ρ‹Π»ΠΎ Π±Ρ‹ Π΅Ρ‰Π΅ Π½Π΅ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ ΡƒΡΠ»ΠΎΠΆΠ½ΠΈΡ‚ΡŒ, Π·Π°Π΄Π°Π² Π½Π΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ Π² числах, Π° частоту. Π’ любом случаС, ΠΏΡ€ΠΈ подсчСтах ΠΈ округлСниях (ΠΌΡ‹ ΡƒΡΠ»ΠΎΠ²ΠΈΠ»ΠΈΡΡŒ ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠ³Π»ΡΡ‚ΡŒ Π΄ΠΎ 3-Π΅Π³ΠΎ Π·Π½Π°ΠΊΠ° послС запятой), получится, Ρ‡Ρ‚ΠΎ k = 0, 157 Н/ΠΌ.

ΠŸΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ. Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ

Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π‘ΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΡƒ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. ΠšΠ°Ρ€Ρ‚ΠΈΠ½ΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника. Π€ΠΎΡ‚ΠΎ Π§Ρ‚ΠΎ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ маятника

Под Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ ΠΏΠΎΠ½ΠΈΠΌΠ°ΡŽΡ‚ Ρ‚Π΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΡ‹ Ρ€Π°Π·ΠΎΠ±Ρ€Π°Π»ΠΈ Π² Π΄Π²ΡƒΡ… Ρ€Π°Π½Π΅Π΅ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Π°Ρ…. Π‘ΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ свободных ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ, Π½ΠΎ Ρ‚Π°ΠΌ Ρ€Π΅Ρ‡ΡŒ ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ ΡƒΠΆΠ΅ ΠΎ смСщСниях ΠΈ ΠΊΠΎΠΎΡ€Π΄ΠΈΠ½Π°Ρ‚Π°Ρ…, Π° этот вопрос относится ΡƒΠΆΠ΅ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΠ΅.

Π‘ΠΎΠ²Π΅Ρ‚Ρ‹ для Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡, связанных с ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ

1) ΠŸΡ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅ Ρ‡Π΅ΠΌ Π±Ρ€Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π·Π° Π·Π°Π΄Π°Ρ‡Ρƒ, Π·Π°ΠΏΠΈΡˆΠΈΡ‚Π΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ, которая с Π½Π΅ΠΉ связана.

2) ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠΈΠ΅ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ΠΈ Π½Π΅ Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΡŽΡ‚ рисунков, Π½ΠΎ Π² ΠΈΡΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… случаях ΠΈΡ… Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ.

3) Π‘Ρ‚Π°Ρ€Π°ΠΉΡ‚Π΅ΡΡŒ ΠΈΠ·Π±Π°Π²Π»ΡΡ‚ΡŒΡΡ ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΡ€Π½Π΅ΠΉ ΠΈ Π·Π½Π°ΠΌΠ΅Π½Π°Ρ‚Π΅Π»Π΅ΠΉ, Ссли это Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ. ЗаписанноС Π² строчку ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅, Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‰Π΅Π΅ знамСнатСля, Ρ€Π΅ΡˆΠ°Ρ‚ΡŒ Π³ΠΎΡ€Π°Π·Π΄ΠΎ ΡƒΠ΄ΠΎΠ±Π½Π΅Π΅ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ‰Π΅.

Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ

Π”ΠΎΠ±Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΌΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€ΠΈΠΉ

Π’Π°Ρˆ адрСс email Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎΠΏΡƒΠ±Π»ΠΈΠΊΠΎΠ²Π°Π½. ΠžΠ±ΡΠ·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ поля ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ‡Π΅Π½Ρ‹ *