Практическая работа по теме «Решение задач по теме «Механические колебания и волны»»

Специальность 262019 «Конструирование, моделирование и технология швейных изделий»

Дисциплина «Физика»

Практическая работа №3 «Решение задач по теме « Механические колебания и волны»»

Цель работы: применить формулы для нахождения характеристик гармонических механических колебаний, объяснять качественные задачи, основываясь на закономерностях волновых и колебательных движений.

Выполнив данную работу, Вы сможете:

- решать расчетные и качественные задачи по теме « Механические колебания и волны»

Прежде чем приступить к работе, ответьте письменно на вопросы:

1вариант

1.Сформулируйте определение понятия «механические колебания».

2.Перечислите характеристики гармонических колебаний.

3. Запишите обозначение и единицы измерения периода, скорости, амплитуды смещения тела.

4. Запишите формулы вычисления циклической частоты, длины волны. (Формулы расписать).

2 вариант

1. Сформулируйте определение понятия «механическая волна».

2. Назовите, от каких величин зависит период математического маятника. .

3. Запишите обозначение и единицы измерения частоты , длины волны, циклической частоты.

4. Запишите формулы вычисления частоты, формулу Томсона для пружинного маятника. (Формулы расписать).

Приведём общий алгоритм решения расчётной задачи по физике.

1. Прочитайте текст физической расчётной задачи.

2. Запишите кратко условие и требование задачи с помощью общепринятых условных обозначений.

3. Проверить все ли физические величины приведены в систему единиц.

4. выполнить четкий, понятный рисунок, не загромождая его лишними, не принципиальными деталями; если задача может быть решена без рисунка, его делать не следует (в целях экономии времени).

5. Составьте физические формулы, уравнения в соответствии с содержанием расчётной задачи и её требованиям.

6. Составьте рациональный план решения задачи

7. Продумайте, какие дополнительные данные можно извлечь из формул, уравнений для реализации требований задачи.

8. Произведите все необходимые в данной задаче действия с заданной математической точностью.

9. Запишите полученный ответ.

Пример решения задачи: Вычислите массу груза подвешенного на пружине жесткостью 250 Н/м, если он совершает 20 колебаний за 16 с.

Анализ условия. Количественная сторона задачи - дано время 16с и число колебаний 20. Коэффициент жесткости пружины 250 Н\м. Вычислить массу груза. Качественная сторона задачи - пружинный маятник совершает колебания.

Алгоритм решения:

• Пружинный маятник совершает колебания с определенной частотой и периодом

• Зная период колебания пружинного маятника (Формулу Томсона) можно выразить массу груза.

Дано: Решение:

Κ = 250 Н/м

t=16с

N=20

Н а й т и:

m-?

1. ν =N/t, Т=1/ν

2. Формула Томсона Т=2π

3. Приравняем

4. Чтобы избавиться от корня возведем левые и правые части в квадрат

5. Выразим из формулы массу груза

6. Подставляет числа и считаем =N/t=20/16=1,25Гц, m=1·250/1,25² 4·3,14² =250/1,56·4·9,86=5кг

Ответ: 5 кг

Решите следующие задачи самостоятельно.

1 вариант.

1. Рассчитайте период колебаний иглы, если вал электрической швейной машины вращается с частотой 920 об./мин. За один оборот вала игла совершает одно вынужденное колебание.

2.Игла швейной машинки совершает гармонические колебания по закону Χ= 20 ѕіn πt . Определите амплитуду, период колебания и частоту.

3.Вычислите частоту свободных колебаний тела на пружине, если тело массой 200 г. совершает колебания на пружине , жесткость которой 2 кН/м.

4.Вычислите длину ультразвукового генератора в алюминии, если частота ультразвука равна 3 М Гц, а скорость в алюминии 5,1 10³ м/с

2 вариант.

1. Вычислите частоту колебания иглы швейной машинки, совершавшей 30 полных колебаний за 60 с.

2.Игла швейной машинки совершает гармонические колебания по закону Χ= 100 ѕіn 2πt . Определите амплитуду, период колебания и частоту.

3.Вычислите период свободных колебаний тела на пружине, если тело массой 500 г. совершает колебания на пружине , жесткость которой 5 кН/м.

4.Вычислите длину инфразвука в воздухе, если скорость звука в воздухе равна 340 м/с

Приведём общий алгоритм решения качественной задачи по физике

1. Прочитайте текст физической задачи.

2. Проанализируй условие задачи.

3. Выпиши перечень явлений, о которых идет речь в задаче и их взаимосвязи.

4. Запиши основные теоретические положения, необходимые для решения задачи (качественная сторона задачи).

5. Проанализируй и сделай сравнения характеристик явлений.

6. Сделай вывод.

Пример решения задачи: Объясните, кто в полете машет крыльями чаще: муха или комар?

Анализ условия. Качественная сторона задачи - во время движения насекомые совершают колебательные движения крыльями, тем самым создавая звуковую волну. Чем выше частота колебаний, тем выше звук. Значит, комар чаще машет крыльями.

Решите следующие задачи самостоятельно.

1 вариант.

5.Объясните, почему при проведении влажным пальцем по стеклу получается звук.

6.Объясните на какую величину - частоту или длину волны реагирует человеческое ухо.

2 вариант.

5.Объясните, почему звуковые волны распространяются быстрее в соленой воде, чем в пресной.

6.Объяните, в какой машине меньше трясет - в пустой или нагруженной.