Презентация, доклад по физике на тему Механические колебания и волны.Звук (9 класс)

9 класса

Учитель физики БОУ «Тарская гимназия №1 им. А. М. Луппова» Гайсина И. В.

Пружинный маятник
5. Основные характеристики колебаний
6. Гармонические колебания
а) понятие
б) уравнение и графики
в) превращение энергии
7. Вынужденные колебания
8. Резонанс
9. Волны, поперечные и продольные волны
10. Звуковые волны

Тембр звука
Громкость звука
Единица громкости звука, уровень громкости
Акустический резонанс
Решение задач

повторяются через определенные интервалы времени.
Колебания механических величин (смещения, скорости, ускорения, энергии и т. п.)
Виды колебаний:
Свободные колебания - колебания, происходящие после выведения системы из положения равновесия.
Вынужденные колебания - колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы.
Колебательные системы - системы тел, способные совершать свободные колебания.

Механические колебания

и при отсутствии внешних воздействий на колебательную систему.

Условия возникновения свободных колебаний
1. Колебательная система должна иметь положение устойчивого равновесия.
2. При выведении системы из положения равновесия должна возникать равнодействующая сила, возвращающая систему в исходное положение.
3. Инертность системы.
4. Силы трения (сопротивления) очень малы.

маятник можно считать математическим, если длина нити  много больше размеров подвешенного на ней тела, масса нити ничтожна мала по сравнению с массой тела, а деформации нити настолько малы, что ими вообще можно пренебречь.

Колебательную систему в данном случае образуют нить, присоединенное к ней тело и Земля, без которой эта система не могла бы служить маятником.

Причинами свободных колебаний математического маятника являются:
1.  Действие на маятник силы натяжения и силы тяжести, препятствующей его смещению из положения равновесия и заставляющей его снова опускаться.
2. Инертность маятника, благодаря которой он, сохраняя свою скорость, не останавливается в положении равновесия, а проходит через него дальше.
.
Период свободных колебаний математического маятника не зависит от его массы, а определяется лишь длиной нити и ускорением свободного падения в том месте, где находится маятник.

Период свободных колебаний математического маятника

колебаний равны:

временем по закону синуса или косинуса.
х = хmcosωt
=ωt – фаза колебаний (аргумент синуса или косинуса).
хm - амплитуда колебаний – наибольшее по модулю отклонение тела от положения равновесия.
Точка поворота – точка, в которой скорость колеблющегося тела равна нулю.

Гармонические колебания

х.

качественные графики зависимостей кинетической и потенциальной энергии от времени.

энергии извне к колебательной системе).

Частота вынужденных колебаний равна частоте изменения внешней силы.
Если F(t) изменяется по закону синуса или косинуса, то вынужденные колебания будут гармоническими.

вынужденных колебаний (происходит наиболее полная передача энергии от одной колебательной системы к другой).

Чем меньше трение, тем больше возрастает амплитуда резонансных колебаний.
Резонанс наблюдается, когда частота собственных колебаний совпадает с вынужденной частотой ν = νo.

колебательной системы с частотой вынуждающей силы (с частотой внешнего воздействия).

пространстве с течением времени.

Основные характеристики волн

(возмущения – изменения некоторых физических величин, характеризующих состояние среды, таких как сила упругости в пружине, ускорение и скорость движения колеблющихся витков, их смещение от положения равновесия).
Упругие волны – механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.
Длина волны (λ) - расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Скорость распространения волн

= λ/Т

сдвига в твердых телах, на поверхности жидкости.
.

Продольные – это волны, в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны.
Деформация сжатия в газах, жидкостях, твердых телах.

Причины возникновения механических волн
1.Упругая среда (частицы среды взаимодействуют за счет сил упругости)
2.Инертность частиц
Волны и энергия
1.Вместе с колебаниями волной переносится энергия колебаний, хотя сами носители этой энергии, колеблющиеся частицы, с волной не переносятся.
2.Волна является переносчиком энергии.

16 до 20000 Гц воздействуют на органы слуха человека, вызывают слуховые ощущения и называются слышимыми звуками. Звуковые волны с частотами менее 16 Гц называются инфразвуками, а с частотами более 20000 Гц – ультразвуками.

Высота тона зависит от частоты: чем больше частота, тем выше тон.

Громкость звука зависит от интенсивности звука, т.е. определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Наибольшей чувствительностью органы слуха обладают к звукам с частотами от 700 до 6000 Гц.

в духовых инструментах, голосовые связки человека и т.п.
Звуковые колебания - механические колебания частотой от 16Гц до 20000Гц.
Ультразвуковые колебания - колебания частотой более 20000Гц.
Инфразвук - колебания частотой менее 16Гц.

упругой среде, но не распространяется в вакууме.
Скорость звука в воздухе при 00С и нормальном атмосферном давлении равна 332 м/с, при 200С - 343 м/с.
Скорость звука при 200С в воде 1483м/с, в стали - 5000 - 6100м/с.

источника звука, тем выше издаваемый звук.
Чистый тон – звук источника, совершающего гармонические колебания одной частоты.
Основная частота – самая низкая частота сложного звука ( соответствующий ей звук определенной высоты – основной тон).
Обертоны – все остальные тоны сложного звука (частота всех обертонов данного звука в целое число раз больше частоты основного тона).
Тембр звука определяется совокупностью его обертонов.

тем громче звук.
Громкость звука зависит также от его длительности и от индивидуальных особенностей слушателя.
Сон – единица громкости звука.
В фонах измеряется уровень громкости (уровень звукового давления измеряется в белах(Б) или децибелах(дБ)).
Уровень шума 20 – 30 дБ - безвредно для здоровья, 80 дБ - допустимая граница, 130 дБ - вызывает у человека болевые ощущения в ухе и даже чувствует кожей, 150 дБ - непереносимость (в Средние века «казнь под колоколом»).

высота (определяется высотой основного тона), громкость (характеризует уровень слухового ощущения), тембр звука (определяется спектральным составом).
Восприятие звука органами слуха зависит от того, какие частоты входят в состав звуковой волны.
Задание: По приведенным графикам определите объективные характеристики звука: амплитуду, период, частоту. Какой звук выше, и какой громче? От чего это зависит?
 

люстрах.
Резонанс вызван совпадением частоты собственных колебаний стеклянного сосуда с частотой звука, но петь при этом необходимо так же громко, как Шаляпин.

полости в них имеют такой объем и форму, что усиливают извлекаемый звук, издаваемый струнами.

внутренних помещений, в которых планируется петь или играть музыку.

их звучание.

Человек имеет собственный резонатор – полость рта.

стоит на резонаторном ящике. В обоих случаях камертон возбуждается одинаковыми по силе ударами. В каком случае камертон будет звучать дольше?
Ответ: Камертон без резонаторного ящика звучит гораздо слабее, чем с ящиком, и, следовательно, теряет меньше энергии в единицу времени на излучение звуковых волн. Поэтому камертон, зажатый в тисках, будет звучать дольше.

на рисунке. К ним прикреплено тело массой m, которое может скользить по горизонтальной поверхности без трения. Чему равен период колебаний тела?

Решение: При смещении тела на величину x от положения равновесия силы, действующие на него со стороны пружин, равны F1=k1x, F2=k2x. При этом восстанавливающая сила F=F1+F2, тогда kx=k1x+k2x ; k=k1+k2, T=2π

30 г совершает за 1 минуту 300 колебаний.

t, через которое точка сместится из положения равновесия на половину амплитуды.

Решение: Уравнение колебаний точки

В момент времени t координата точки

поэтому

100кГц) и дельфинами (ν2= 1МГц).
Ответ: 1,5мм; 3,43мм.