Вынужденные колебания возникают в системе под действием внешней периодической ЭДС. Если внешняя периодическая ЭДС является гармонической (т.е. изменяется по синусу или косинусу), то возникающие колебания будут гармоническими. Вынужденные колебания (установившиеся) происходят с частотой вынуждающей силы, их нельзя возбудить за счет ненулевых начальных условий. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от амплитуды вынуждающей ЭДС, от инерциальных (индуктивность) свойств системы и от соотношения частоты вынуждающей силы и собственной частоты колебаний системы. Наряду с вынужденными колебаниями в системе при наличии ненулевых начальных условий возникают и собственные колебания, которые при наличии сопротивления будут затухающими. Эти колебания происходят с собственной частотой, их амплитуда зависит от начальных условий. В системе возникают также сопровождающие колебания, которые при наличии сопротивления также будут затухающими. Эти колебания происходят с собственной частотой, но их амплитуда зависит от параметров внешней ЭДС. При наличии активного сопротивления все колебания, кроме вынужденных колебаний с течением времени затухнут. Т.е. установившиеся колебания являются вынужденными колебаниями и происходят с частотой вынуждающей силы. Если частота вынуждающей силы мало отличается от частоты собственных колебаний, а активное сопротивление отсутствует, то наблюдаются биения - колебания, амплитуда которых медленно изменяется с течением времени по гармоническому закону. При приближении частоты вынуждающей ЭДС к частоте собственных колебаний наблюдается явление резонанса, которое заключается в резком увеличении амплитуды вынужденных колебаний. Резонансная частота зависит от параметров вынуждающей ЭДС, инерциальных свойств системы (индуктивности), собственной частоты и коэффициента затухания. При наличии сопротивления амплитуда заряда, силы тока достигает максимального значения при различной частоте вынуждающей силы. При отсутствии сопротивления в случае резонанса амплитуда колебаний монотонно нарастает со временем. При наличии активного сопротивления, амплитуда колебаний остается конечной величиной. При действии на систему периодической негармонической ЭДС, резонанс возможен, если период возмущающей силы равен или кратен периоду колебаний системы. Для силы тока резонанс наступает на собственной частоте $\omega _{0}$ не зависимо от величины затухания.
1. Если в стакан, наполненный до краев чаем, высыпать осторожно полную ложку сахарного песку, то чай не перельется через края стакана. Почему?
Молекулы воды расположены упорядочено и между ними имеются свободные, пустые пространства. Сахар растворяется в воде и его молекулы занимают эти пустые пространства. То есть, плотность сладкого чая возрастает, а объем практически не меняется. А если объем не изменился, то и вода не выльется.
2. Какое свойство ртути лежит в основе устройства медицинского термометра?
Увеличение объема при повышении температуры и уменьшение объема при понижении температуры. Кроме того, ртуть не прилипает к стеклу и имеет диапазон температур от замерзания до кипения от - 39 до 357 градусов. И измерять температуру ртутным термометром можно в этих пределах.
3. Почему железнодорожные рельсы не делают сплошными?
Из-за линейного расширения стали при увеличении температуры. Сплошной длинный рельс при увеличении температуры создал бы такие напряжения, что выгнулся бы, вырвал крепления и железной дороги не стало бы. При охлаждении результат был бы сходим. А так, между рельсами оставляют пустое пространство, которое заполняют расширившиеся рельсы, или при охлаждении он немного увеличивается, не мешая движению.
4. Линия телеграфа Новгород-Москва каждую зиму становится на 100 м провода короче, а летом длина восстанавливается. Почему.
Из-за температурного расширения летом, и возвращения в норму зимой. Провода никогда не развешивают внатяг, а с небольшим, рассчитанным провисом, что бы они зимой не порвались. Посмотрите решение номера 3.
5. Случается, что стеклянная пробка графина застревает в горлышке и, несмотря на все усилия, не вынимается оттуда. Что надо сделать?
Просто нагреть, например, опустив в кипяток. Газ (или жидкость в графине) за счет объемного расширения создаст давление, которое выдавит пробку. Или Вам вытащить ее за счет создаваемого снизу давления.
Если внешняя периодическая ЭДС является гармонической (т.е. изменяется по синусу или косинусу), то возникающие колебания будут гармоническими.
Вынужденные колебания (установившиеся) происходят с частотой вынуждающей силы, их нельзя возбудить за счет ненулевых начальных условий.
Амплитуда вынужденных колебаний зависит от амплитуды вынуждающей ЭДС, от инерциальных (индуктивность) свойств системы и от соотношения частоты вынуждающей силы и собственной частоты колебаний системы.
Наряду с вынужденными колебаниями в системе при наличии ненулевых начальных условий возникают и собственные колебания, которые при наличии сопротивления будут затухающими. Эти колебания происходят с собственной частотой, их амплитуда зависит от начальных условий.
В системе возникают также сопровождающие колебания, которые при наличии сопротивления также будут затухающими. Эти колебания происходят с собственной частотой, но их амплитуда зависит от параметров внешней ЭДС.
При наличии активного сопротивления все колебания, кроме вынужденных колебаний с течением времени затухнут. Т.е. установившиеся колебания являются вынужденными колебаниями и происходят с частотой вынуждающей силы.
Если частота вынуждающей силы мало отличается от частоты собственных колебаний, а активное сопротивление отсутствует, то наблюдаются биения - колебания, амплитуда которых медленно изменяется с течением времени по гармоническому закону.
При приближении частоты вынуждающей ЭДС к частоте собственных колебаний наблюдается явление резонанса, которое заключается в резком увеличении амплитуды вынужденных колебаний.
Резонансная частота зависит от параметров вынуждающей ЭДС, инерциальных свойств системы (индуктивности), собственной частоты и коэффициента затухания.
При наличии сопротивления амплитуда заряда, силы тока достигает максимального значения при различной частоте вынуждающей силы.
При отсутствии сопротивления в случае резонанса амплитуда колебаний монотонно нарастает со временем.
При наличии активного сопротивления, амплитуда колебаний остается конечной величиной.
При действии на систему периодической негармонической ЭДС, резонанс возможен, если период возмущающей силы равен или кратен периоду колебаний системы.
Для силы тока резонанс наступает на собственной частоте $\omega _{0}$ не зависимо от величины затухания.
1. Если в стакан, наполненный до краев чаем, высыпать осторожно полную ложку сахарного песку, то чай не перельется через края стакана. Почему?
Молекулы воды расположены упорядочено и между ними имеются свободные, пустые пространства. Сахар растворяется в воде и его молекулы занимают эти пустые пространства. То есть, плотность сладкого чая возрастает, а объем практически не меняется. А если объем не изменился, то и вода не выльется.
2. Какое свойство ртути лежит в основе устройства медицинского термометра?
Увеличение объема при повышении температуры и уменьшение объема при понижении температуры. Кроме того, ртуть не прилипает к стеклу и имеет диапазон температур от замерзания до кипения от - 39 до 357 градусов. И измерять температуру ртутным термометром можно в этих пределах.
3. Почему железнодорожные рельсы не делают сплошными?
Из-за линейного расширения стали при увеличении температуры. Сплошной длинный рельс при увеличении температуры создал бы такие напряжения, что выгнулся бы, вырвал крепления и железной дороги не стало бы. При охлаждении результат был бы сходим. А так, между рельсами оставляют пустое пространство, которое заполняют расширившиеся рельсы, или при охлаждении он немного увеличивается, не мешая движению.
4. Линия телеграфа Новгород-Москва каждую зиму становится на 100 м провода короче, а летом длина восстанавливается. Почему.
Из-за температурного расширения летом, и возвращения в норму зимой. Провода никогда не развешивают внатяг, а с небольшим, рассчитанным провисом, что бы они зимой не порвались. Посмотрите решение номера 3.
5. Случается, что стеклянная пробка графина застревает в горлышке и, несмотря на все усилия, не вынимается оттуда. Что надо сделать?
Просто нагреть, например, опустив в кипяток. Газ (или жидкость в графине) за счет объемного расширения создаст давление, которое выдавит пробку. Или Вам вытащить ее за счет создаваемого снизу давления.