Собствени, затихващи и принудени трептения. Резонанс
В този урок различаваме видовете трептения. Собствените трептения система извършва сама след еднократно отклонение, със своя собствена честота. Заради триенето и съпротивлението на въздуха амплитудата постепенно намалява и трептенията затихват. Ако периодично действа външна сила, трептенията са принудени и стават с честотата на силата. Когато тази честота съвпадне със собствената, амплитудата рязко нараства: това е резонанс.
Какво да запомним
- Собствени (свободни) трептения: след еднократно отклонение, със собствена честота.
- Затихващи трептения: амплитудата намалява заради триене и съпротивление.
- Принудени трептения: под действие на периодична външна сила, с нейната честота.
- Резонанс: честотата на външната сила е равна на собствената и амплитудата рязко нараства.
- Полезен резонанс: настройка на радиоприемник. Вреден: разрушаване на мостове (Такома Нарос, 1940 г.).
Пример
Люлка с период 3 s се люлее най-високо, ако я бутаме точно веднъж на 3 s, защото тогава има резонанс.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Как се наричат трептенията, които система извършва сама след еднократно отклонение?
- Принудени
- Собствени (свободни)
- Резонансни
- Автоматични
Отговор: Собствени (свободни)
Те протичат със собствената честота на системата.
Защо трептенията на люлка постепенно затихват?
- Защото масата на люлката намалява
- Поради триенето и съпротивлението на въздуха
- Защото земното притегляне изчезва
- Защото периодът се увеличава до безкрайност
Отговор: Поради триенето и съпротивлението на въздуха
Енергията постепенно се превръща във вътрешна и амплитудата намалява.
Люлка се бута ритмично веднъж на 3 s. С какъв период трепти тя след като трептенията се установят?
- 3 s
- Със собствения си период, независимо от бутането
- 1,5 s
- 6 s
Отговор: 3 s
Принудените трептения протичат с честотата (периода) на външната сила.
Кога настъпва резонанс?
- Когато честотата на външната сила съвпадне със собствената честота на системата
- Когато външната сила е най-голяма
- Когато системата не трепти
- Когато честотата на силата е 2 пъти по-голяма от собствената
Отговор: Когато честотата на външната сила съвпадне със собствената честота на системата
Тогава всеки тласък идва в такт с движението и амплитудата рязко нараства.
Кое е пример за полезно използване на резонанса?
- Разклащането на мост от вятъра
- Силните вибрации на пералня при центрофугиране
- Настройката на радиоприемник на дадена станция
- Маршируването в крак по мост
Отговор: Настройката на радиоприемник на дадена станция
Приемникът се настройва така, че собствената му честота да съвпадне с честотата на станцията.
Как се наричат трептенията под действие на периодична външна сила?
- Собствени
- Затихващи
- Свободни
- Принудени
Отговор: Принудени
Външната сила непрекъснато подава енергия и налага своята честота.
Какво става с амплитудата на принудените трептения при резонанс?
- Рязко нараства
- Рязко намалява
- Става нула
- Не се променя
Отговор: Рязко нараства
При резонанс енергията се подава в такт с движението и се натрупва.
Защо войниците не маршируват в крачка, когато минават по мост?
- За да не се изморят
- За да вдигат по-малко шум
- За да не предизвикат резонанс на моста
- За да не се плъзгат
Отговор: За да не предизвикат резонанс на моста
Ако честотата на стъпките съвпадне със собствената честота на моста, той може да се разлюлее опасно.
Собствената честота на махало е 2 Hz. При каква честота на външната сила амплитудата му ще е най-голяма?
- 1 Hz
- 4 Hz
- 2 Hz
- 0,5 Hz
Отговор: 2 Hz
Резонансът настъпва, когато външната честота е равна на собствената.
Кой мост в САЩ се разрушава през 1940 г. заради силни трептения, предизвикани от вятъра?
- Мостът Такома Нарос
- Голдън Гейт
- Бруклинският мост
- Мостът на Джордж Вашингтон
Отговор: Мостът Такома Нарос
Вятърът разлюлява моста с все по-голяма амплитуда и той се срутва; случаят е класически пример в учебниците.
Как се наричат трептенията, чиято амплитуда постепенно намалява?
- Принудени
- Затихващи
- Резонансни
- Незатихващи
Отговор: Затихващи
Заради триенето амплитудата намалява и трептенията затихват.
С каква честота стават принудените трептения?
- Със собствената честота
- С честотата на силата
- Винаги с 1 Hz
- С променлива честота
Отговор: С честотата на силата
Принудените трептения следват периодичната външна сила и имат нейната честота.
Защо пералнята понякога силно вибрира при определени обороти на барабана?
- Резонанс
- Затихване
- Триене
- Пренатоварване
Отговор: Резонанс
Когато честотата на въртене съвпадне със собствената честота на корпуса, амплитудата рязко нараства.
Как може да се намали затихването на трептенията на махало?
- Да се увеличи масата на нишката
- Да се намали триенето
- Да се увеличи амплитудата
- Да се добави вода
Отговор: Да се намали триенето
Затихването се дължи на триенето и съпротивлението на въздуха.
Махало със собствен период 2 s е на стойка, която се клати периодично. При каква честота на клатенето амплитудата е най-голяма?
- 2 Hz
- 0,25 Hz
- 1 Hz
- 0,5 Hz
Отговор: 0,5 Hz
Резонанс има при ν = 1/T = 1/2 = 0,5 Hz.