Fizika, Mexanika

Mexaniki rəqslər, dalğalar və səs

Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.1 «Rəqsi hərəkət. Sərbəst rəqslər», səh. 101
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.2 «Yaylı rəqqasda harmonik rəqslər», səh. 105
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.3 «Riyazi rəqqasda harmonik rəqslər», səh. 109
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.4 «Harmonik rəqslərdə enerji çevrilmələri (Təqdimat dərs)», səh. 113
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.5 «Məcburi rəqslər. Rezonans», səh. 116
Dərslik: Fizika, 10-cu sinif, 4.6 «Rəqslərin elastik mühitdə yayılması: mexaniki dalğa», səh. 118
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «4.1 Mexaniki dalğalar və onların növləri», səh. 6
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «4.2 Dalğanı xarakterizə edən fiziki kəmiyyətlər», səh. 10
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «4.3 Səs dalğası», səh. 13
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «4.4 Səsin xarakteristikaları», səh. 17
Dərslik: Fizika, 8-ci sinif, «4.5 Dalğaların xassələri», səh. 22
Dərslik: Fizika, 7-ci sinif, «Periodik rəqsi hərəkət», səh. 66

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

İmtahanda yerdəyişmə qrafikindən amplitud və periodu oxuyur, maksimal təcili və qüvvəni hesablayırsan. Enerji qrafikindən rəqsin periodunu, amplitudunu və gedilən yolu müəyyənləşdirirsən. Həmçinin riyazi rəqqasın perioduna uyğun asılılıq qrafiklərini seçir, rezonans qrafikinin zirvəsindən tezliklə amplitudu tapırsan.

Qayda

Rəqs tarazlıq ətrafında təkrarlanan hərəkətdir. Amplitud $A$ tarazlıqdan ən böyük uzaqlıqdır. $t$ müddətində $N$ tam rəqs üçün period $T=t/N$ , tezlik $\nu=N/t=1/T$ , dövri tezlik $\omega=2\pi/T$ olur. Vahidlər uyğun olaraq saniyə, hers və rad/san-dır.
Harmonik rəqs üçün $x=A\cos(\omega t+\varphi_0)$ , $a_x=-\omega^2x$ , $v_{\max}=\omega A$ , $a_{\max}=\omega^2A$ yazılır. Burada $\varphi_0$ başlanğıc fazadır. Tarazlıqda sürət ən böyük, təcil sıfırdır; kənar vəziyyətlərdə sürət sıfır, təcilin modulu ən böyükdür.
Yaylı rəqqas üçün $T=2\pi\sqrt{m/k}$ , $\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{k/m}$ . İdeal yayda period amplituddan asılı deyil. Üfüqi sürtünməsiz sistemdə $F_x=-kx$ , $F_{\max}=kA=m\omega^2A$ .
Riyazi rəqqas çəkisiz, uzanmayan sapdan asılmış maddi nöqtə modelidir. Kiçik bucaqlı rəqslərdə $T=2\pi\sqrt{l/g}$ : period kütlədən və amplituddan asılı deyil. $T(l)$ artan, $T(g)$ azalan əyridir; $T(A)$ üfüqi düz xətdir.
Enerji sürtünməsiz üfüqi yaylı sistemdə saxlanır: $E=E_k+E_p=kA^2/2$ , $E_p=kx^2/2$ , $E_k=mv^2/2$ . Yerdəyişmənin ardıcıl maksimumları arasında $T$ , potensial enerjinin ardıcıl maksimumları arasında $T/2$ keçir.
Gedilən yol bir periodda $4A$ , yarım periodda $2A$ olur. Tarazlıqdan ən yaxın kənar vəziyyətə keçid $T/4$ çəkir və yol $A$ olur.
Sərbəst rəqs başlanğıc təkanından sonra bərpaedici qüvvələrlə davam edir; müqavimət amplitudu azaldır. Məcburi rəqsi periodik xarici qüvvə yaradır. Onun tezliyi sistemin məxsusi tezliyinə yaxınlaşanda amplitudun kəskin artması rezonansdır. Qrafikin zirvəsindəki $A$ və $\nu$ ilə əvəzləyici qüvvənin maksimumu $F_{\max}=4\pi^2m\nu^2A$ hesablanır.
Mexaniki dalğa rəqslərin mühitdə yayılmasıdır; enerji ötürülür. $u=\lambda\nu=\lambda/T$ ; $u$ yayılma sürəti, $\lambda$ dalğa uzunluğudur. Eninə dalğada zərrəciklər yayılmaya perpendikulyar, uzununa dalğada paralel rəqs edir.
Səs havada uzununa dalğadır, vakuumda yayılmır. Eşidilən tezliklər təxminən $20–20000$ Hs aralığındadır. Tezlik səsin ucalığını, amplitud gurluğunu, rəqsin forması tembrini müəyyənləşdirir. Əks-sədada maneəyə məsafə $d=ut/2$ olur.

Nümunələr

Yerdəyişmə qrafikində $A=8$ sm, ardıcıl maksimumlar $1$ və $3$ san anlarındadır. Maksimal təcili tap: $T=3-1=2$ san; $a_{\max}=(2\pi/2)^2\times0{,}08=0{,}08\pi^2$ m/san².

Üfüqi yaylı rəqqasda $k=200$ N/m, $E_{p,\max}=1$ J-dur. Enerji maksimumları arasındakı müddət $2$ san-dır. $6$ saniyədəki yolu tap: $A=\sqrt{2/200}=0{,}1$ m; $T=4$ san. Müddət üç yarımperioddur: $s=3\times2A=0{,}6$ m.

Riyazi rəqqasın uzunluğu $9$ dəfə artırılsa, period necə dəyişər? $g$ sabitdirsə, $T_2/T_1=\sqrt9=3$ : period üçqat artır.

Tipik səhv

Enerji qrafikinin təkrarlanma müddətini rəqsin periodu sayma: onu ikiyə vur. Amplitudu iki kənar vəziyyət arasındakı məsafə ilə qarışdırma. Qüvvəni nyutonla hesablayarkən kütləni kiloqrama, uzunluğu metrə çevir.