Typ: Vyklad

83416:

úkol

Vlastní a vynucené kmity, rezonance

Fyzikální základ

Harmonický mechanický oscilátor

Popis kmitavého pohybu:

• pohybující se těleso při kmitavém pohybu zůstává stále v okolí určitého bodu, který nazýváme rovnovážná poloha
• jestliže těleso navíc pravidelně prochází rovnovážnou polohou, koná periodický kmitavý pohyb

Praktické příklady takových pohybů:

• těleso zavěšené na pružině
• tlukot našeho srdce
• struna hudebního nástroje
• ...

MECHANICKÝ OSCILÁTOR = zařízení, které volně (bez vnějšího působení) kmitá

Základní charakteristika kmitavého pohybu: 

• je to pohyb nerovnoměrný (velikost okamžité rychlosti se mění)
• je to pohyb periodicky se opakující
• KMIT= periodicky se opakující část kmitavého pohybu

Kmitavý pohyb (kmit) charakterizují dvě veličiny:

• PERIODA (T)= doba jednoho kmitu (jednotka: sekunda)
• FREKVENCE (f)= počet kmitů za jednu sekundu (jednotka: s^-1 = Hz ... Hertz)
• platí: f = 1/T

Tlumené a nucené kmitání mechanického oscilátoru

mějme samovolné kmitání pružinového oscilátoru, které nazýváme vlastní kmitání oscilátoru 

vlivem ztrát po čase zaniká - takové kmitání nazýváme TLUMENÉ

(část mechanické energie se přemění na jiné formy - vnitřní, tepelnou, ...)

Velikost tlumení závisí na:

• hustotě prostředí(ve vodě se kmitání utlumí dříve než na vzduchu)
• velikosti rychlosti jeho pohybu

 

modrá  křivka útlumu, červená barva - časový rozvoj kmitavého pohybu

 

REZONANCE OSCILÁTORU

Nastane, jestliže frekvence nucených kmitů je rovna vlastní frekvenci oscilátoru.

 

Cílem prezentovaného experimentu na dálku je umožnit i vzdálenému experimentátorovi pozorovat a dokonce měřit tlumené a vynucené kmity harmonického oscilátoru a objasnit všechny jeho rysy, zajímavosti a charakteristické veličiny.

Využití experimentu je široké – počínaje určováním vlastní frekvence harmonického oscilátoru, jeho koeficientu tlumení, rezonančního jevu, určení amplitudy a fáze, přenosu energie ze zdroje vynucující síly na oscilátor. Tak zkuste měřit!