Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 13. Резонанс. Обратим теперь внимание на а м п л и т у д у
вынужденных колебаний груза в том опыте, который описан в предыдущем параграфе. При различных скоростях вращения ручки, т. е. при различных периодах вынуждающей силы, эта амплитуда далеко не одинакова. Если мы будем вращать ручку очень медленно, скажем, де- лать один оборот за 3–5 с, то груз вместе с пружиной будет перемещаться вверх и вниз так же, как и точка A. Таким образом, амплитуда вынужденных колебаний груза будет почти такая же, как и амплитуда точки A (рис. 25). При более быстром вращении груз начнет колебаться сильнее. Размах вынужденных колебаний станет очень большим — в несколько раз больше амплитуды точки A, — если период вращения ручки, т. е. период силы, сделать близким к собственному периоду колебаний груза на пружине. Однако при еще более быстром вращении ручки мы 2*
36 Гл. I. Основные понятия. Механические колебания увидим, что амплитуда вынужденных колебаний опять становит- ся меньше. Очень быстрое вращение ручки оставит груз почти неподвижным. То же самое легко наблюдать и на вынужденных колебани- ях маятника. Периодическую силу в этом случае проще всего создать посредством покачивания стойки, на которой подвешен маятник.
Эти и многочисленные аналогичные опыты показывают, что при действии периодической силы на колебательную систему особенное значение имеет случай, когда период изменения силы совпадает с периодом свободных колебаний системы. Совпадение периода свободных колебаний системы с пери- одом внешней силы, действующей на эту систему, называется резонансом. Таким образом, амплитуда вынужденного колеба- ния достигает наибольшего значения при резонансе. Явления, возникающие при резонансе (например, установ- ление максимальной амплитуды вынужденных колебаний), на- зывают резонансными явлениями. Про силу, период которой совпадает с периодом свободных колебаний и которая вызывает тем самым наибольшую раскачку, наибольший «отклик» коле- бательной системы, говорят, что она д е й с т в у е т в р е з о- н а н с. Про систему, период которой равен периоду силы, гово- рят, что она н а с т р о е н а в р е з о н а н с. Разумеется, если Рис. 26. Демонстрация резо- нанса на маятниках затухание мало, так что пери- од свободных колебаний близок к собственному периоду (§ 11), под резонансной настройкой мож- но понимать совпадение периода вынуждающей силы с собствен- ным периодом. Явление резонанса наглядно демонстрируется и следующим простым опытом. На рейке подве- шен массивный маятник 1 и лег- кие маятники р а з н о й дли- ны, т. е. р а з л и ч н ы х периодов (рис. 26). Заставим маятник 1 качать- ся в плоскости, перпендикулярной к рейке. Его качания вызовут пе- риодическое изгибание рейки, так что на все остальные маятни- ки через их точки подвеса будет действовать сила с периодом маятника 1. Мы увидим при этом, что маятники 2 и 3, у которых
Гл. I. Основные понятия. Механические колебания 37 периоды наиболее отличаются от периода маятника 1, останутся почти неподвижными, т. е. их амплитуды будут очень малы. Маятники 4 и 5, более близкие по своим периодам к маятни- ку 1, будут колебаться с немного большей амплитудой. Нако- нец, маятники 6 и 7, имеющие ту же длину, что и маятник 1, т. е. настроенные в резонанс, раскачиваются до очень большой амплитуды. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|