Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 32. Учение о колебаниях



Pdf көрінісі
бет48/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   44   45   46   47   48   49   50   51   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 32. Учение о колебаниях. Мы начали изучение колебаний

с м е х а н и ч е с к и х колебаний. Мы убедились далее, что

в основе з в у к о в ы х явлений, т. е. явлений, воспринимаемых

ухом, тоже лежат механические колебания, отличающиеся от

колебаний маятника лишь более высокими частотами. Затем мы

рассмотрели э л е к т р и ч е с к и е колебания. На протяжении

всего изложения мы старались подчеркнуть глубокое сходство

между закономерностями всех этих явлений.

Почему такие, казалось бы, разнородные явления были объ-

единены в нашем изложении?

Все эти главы были посвящены у ч е н и ю о к о л е б а н и-

я х, которое объединяет явления не по признаку одинаковой

физической их природы, а по о б щ и м з а к о н а м, которым

подчиняются эти явления. Например, законы, которым подчиня-

ются свободные и вынужденные колебания, резонансные явле-

ния, автоколебания, — одни и те же, идет ли речь о механике

или об электричестве.

Существование таких одинаковых законов, управляющих са-

мыми, казалось бы, разнородными явлениями, взятыми из совер-

шенно различных областей физики, играет чрезвычайно боль-

шую роль в изучении природы. Оно открывает возможность

путем изучения явлений в одной области физики, например

в механике, лучше понять явления из совсем другой области,

скажем, из оптики. В одних случаях это облегчает исследование,

в других — наталкивает на открытие новых явлений. Учение

о колебаниях широко пользуется всеми преимуществами, кото-

рые дает такой м е т о д исследования, там, где он оказывается

приложимым. Приведем один пример.

Многие замечали, что обыкновенные качели можно раскачать без

всякого толчка и з в н е. Для этого нужно, чтобы стоящие на доске




Гл. III. Электрические колебания

83

поочередно приседали и поднимались (рис. 59). Каждый партнер при-



седает один раз за период колебаний качелей, а так как они делают это

по очереди, то получается, что центр тяжести маятника — качелей —



дважды за период опускается и поднимается. Этот способ возбуж-

дения колебаний принципиально отличается от рассмотренных ранее:



колебательная система (в данном случае качели) раскачивается со

своей собственной частотой в результате того, что с удвоенной

частотой меняется величина, от которой зависит период системы

(в данном случае расстояние от точки подвеса до центра тяжести).

Колебания возникают и поддерживаются за счет работы, которая за-

трачивается на изменение периода системы.

Рис. 59. Раскачивание качелей

Рис. 60. Опыт с парамет-

рической раскачкой мате-

матического маятника

Описанный способ возбуждения колебаний нетрудно осуществить

и на обычном маятнике — шарике, подвешенном на нити. Нить надо

пропустить через неподвижное проволочное колечко и, взявшись за

ее конец рукой, периодически подтягивать и отпускать грузик, т. е.

периодически укорачивать и удлинять маятник (рис. 60). Если измене-

ние длины маятника выполнять так, чтобы укорачивание происходило,

когда маятник проходит через вертикальное положение (или около

него), т. е. д в а р а з а з а п е р и о д, а удлинение — также дважды

за период в положениях максимального отклонения (или около них),

то маятник начнет раскачиваться, т. е. амплитуда колебаний будет

возрастать. Это значит, что возрастает и э н е р г и я колеблющегося

маятника.

Откуда черпает маятник эту энергию?



84



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   44   45   46   47   48   49   50   51   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет