🔴 Курс ОГЭ-2024 по физике. Урок №26. Механические колебания и волны | Бегунов М.И.

• Приветствие и напоминание о предыдущих темах.  

• Введение в блок "Колебания и волны".  

• Обзор тем: механические колебания, электромагнитные колебания, световые явления, квантовая физика.  

• Проверка связи и готовности к занятию.  

• Описание заданий: 30 номеров, в основном из первой части, но есть и из второй.  

• Рекомендации по использованию рабочей тетради и предыдущих уроков.  

• Объяснение, почему механические и электромагнитные колебания рассматриваются вместе.  

• Определение колебаний как повторяющегося изменения состояния системы.  

• Примеры колебаний: маятник, колебания цен.  

• Определение механических колебаний: движение тела около положения равновесия.  

• Примеры колебательных систем: пружинный и нитяной маятники.  

• Понятие положения равновесия и его значение.  

• Описание устройства камертона и его роли в создании звуковых колебаний.  

• Объяснение, что звуковые волны являются механическими колебаниями.  

• Определение амплитуды как максимального отклонения от положения равновесия.  

• Примеры: пружинный и нитяной маятники.  

• Единицы измерения амплитуды в зависимости от величины, совершающей колебания.  

• Период - это время одного полного колебания.  

• Частота - это количество колебаний за единицу времени.  

• Период и частота - взаимно обратные величины.  

• Период измеряется в секундах.  

• Частота измеряется в герцах Гц.  

• Амплитуда характеризует размашистость колебаний.  

• Одно полное колебание - это движение от одной точки до другой и обратно.  

• Груз смещается четыре раза на амплитуду за одно полное колебание.  

• Гармонические колебания изменяются по закону синуса или косинуса.  

• График гармонических колебаний напоминает синусоиду.  

• Амплитуда - это максимальное отклонение от положения равновесия.  

• График можно получить, наблюдая за движением песка.  

• Песок оставляет след на поверхности, который напоминает график гармонических колебаний.  

• Период - это время между двумя соседними максимумами или минимумами.  

• Частота - это количество колебаний за единицу времени.  

• Период колебаний - это время, за которое величина меняется от начального положения до следующего.  

• Важно понимать, что тело должно находиться в одном и том же состоянии за один период.  

• Время между двумя соседними точками с нулевой координатой не равно периоду.  

• Незатухающие колебания - это те, амплитуда которых не меняется со временем.  

• Затухающие колебания - это те, амплитуда которых уменьшается со временем.  

• Пример затухающих колебаний: график сначала размашистый, затем спадает.  

• Таблица может содержать данные о положении тела в разные моменты времени.  

• Определение амплитуды: максимальное отклонение тела от положения равновесия.  

• Определение периода: время одного полного колебания.  

• Определение частоты: величина, обратная периоду.  

• Математический маятник - это колебательная система из материальной точки на невесомой и нерастяжимой нити.  

• Материальная точка - это тело, размерами и формой которого можно пренебречь.  

• Угол отклонения груза должен быть небольшим для гармоничных колебаний.  

• Колебания происходят за счет первоначального запаса механической энергии.  

• Силы, действующие на груз: сила тяжести и сила натяжения нити.  

• Колебания возникают из-за действия этих сил и перераспределения энергии.  

• Сила упругости направлена к точке подвеса, но не влияет на положение равновесия.  

• Сила тяжести направлена под углом и может быть разделена на две части: вдоль и перпендикулярно нити.  

• Перпендикулярная составляющая силы тяжести возвращает груз к положению равновесия, вызывая колебания.  

• Формула периода колебаний математического маятника: T = 2π√l/g.  

• Период не зависит от массы груза и угла отклонения от положения равновесия.  

• Формула позволяет определить время одного полного колебания.  

• В отсутствие трения энергия сохраняется.  

• Сила тяжести и сила упругости не изменяют механическую энергию.  

• Энергия сохраняется, так как сила упругости перпендикулярна вектору скорости.  

• Кинетическая энергия равна половине массы груза, умноженной на квадрат скорости.  

• Потенциальная энергия равна половине массы груза, умноженной на высоту.  

• В крайних положениях потенциальная энергия максимальна, а кинетическая минимальна.  

• Период колебаний энергии в два раза меньше периода колебаний маятника.  

• Энергия колеблется между максимальным и минимальным значениями.  

• Этот факт важен для понимания заданий по энергии в ОГЭ по физике.  

• Амплитуда колебаний первого маятника составляет одну клетку.  

• Амплитуда второго маятника составляет четыре клетки.  

• Амплитуда второго маятника в четыре раза больше, чем первого.  

• Период колебаний маятника составляет 20 секунд.  

• Частота колебаний равна 0.5 Гц.  

• Амплитуда колебаний составляет 6 см.  

• Груз маятника проходит три амплитуды за 0.9 секунды.  

• Время одного полного колебания составляет 0.3 секунды.  

• Шарик проходит от крайнего правого до крайнего левого положения за 0.8 секунды.  

• Период колебаний составляет 1.6 секунды.  

• Частота колебаний равна 0.625 Гц.  

• Увеличение длины нити в четыре раза увеличивает период в корень из четырех раз.  

• Уменьшение массы груза в девять раз не влияет на период.  

• Уменьшение длины и массы маятника в четыре раза увеличивает частоту в два раза.  

• Частота становится равной 4 Гц.  

• Амплитуда первого маятника составляет две клетки, второго - одну клетку.  

• Период первого маятника составляет четыре клетки, второго - восемь клеток.  

• Колебания в противофазе и в одной фазе.  

• Периоды колебаний маятников различаются в два раза.  

• Маятники совершают колебания с разной частотой и амплитудой.  

• Частота колебаний второго маятника в два раза больше, чем у первого.  

• Длина нити первого маятника меньше длины нити второго.  

• Определение амплитуд и периодов колебаний.  

• Первый график: колебания с амплитудой в одну клетку.  

• Второй график: колебания с амплитудой в четыре клетки.  

• В положении равновесия маятник имеет максимальную кинетическую энергию.  

• В крайнем правом положении маятник имеет максимальную потенциальную энергию.  

• В крайнем левом положении маятник имеет минимальную кинетическую энергию.  

• В положении, соответствующем точке Д, маятник имеет максимальную кинетическую энергию.  

• В положении, соответствующем точке Б, оба маятника имеют максимальную скорость.  

• Оба маятника совершают затухающие колебания.  

• При перемещении маятника из положения А в положение Б кинетическая энергия возрастает.  

• Частоты колебаний маятников не совпадают.  

• Потенциальная энергия максимальна в крайнем левом или правом положении.  

• В положении равновесия потенциальная энергия равна нулю.  

• Период колебаний энергии равен двум секундам, а период колебаний координаты - четыре секунды.  

• В момент времени 1.5 секунды кинетическая энергия равна потенциальной.  

• В момент времени, соответствующем точке А, кинетическая энергия равна трем джоулям.  

• Потенциальная энергия в момент времени, соответствующем точке Б, равна двум джоулям.  

• Маятник не совершает затухающие колебания.  

• При переходе из точки А в точку Б потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая уменьшается.  

• В первом опыте длина маятника 0.25 м, во втором - 1 м.  

• Период колебаний увеличивается в два раза при увеличении длины в четыре раза.  

• Период зависит от корня длины, что соответствует формуле.  

• Период колебаний маятника зависит от длины нити.  

• При увеличении длины нити в четыре раза, период увеличивается в два раза.  

• Период колебаний маятника на Луне может быть меньше, чем на Земле, но это не проверено.  

• Период колебаний зависит от географической широты местности из-за ускорения свободного падения.  

• Период колебаний не зависит от массы груза, но это не подтверждено экспериментально.  

• Выводы должны быть основаны на конкретных опытных данных.  

• Пример задания: изменится ли ход маятниковых часов при перемещении с Земли на Луну.  

• На Луне ускорение свободного падения меньше, что увеличивает период колебаний.  

• Часы замедлятся, так как маятник будет совершать более плавные колебания.  

• Пружинный маятник состоит из закрепленного на пружине груза, который может колебаться в горизонтальном или вертикальном направлении.  

• Колебания возникают из-за наличия возвращающей силы, направленной к положению равновесия.  

• Период колебаний пружинного маятника определяется формулой: T = 2π√m/k, где m — масса груза, k — жесткость пружины.  

• Энергия пружинного маятника сохраняется, так как сила упругости является консервативной.  

• Полная энергия маятника включает кинетическую энергию груза и потенциальную энергию пружины.  

• В моменты максимального растяжения или сжатия пружины, потенциальная энергия максимальна.  

• В моменты прохождения положения равновесия, кинетическая энергия максимальна.  

• Период колебаний энергии в два раза меньше периода колебаний груза.  

• При уменьшении жесткости пружины в четыре раза, период колебаний увеличивается в два раза.  

• Частота колебаний уменьшается в два раза.  

• Пружинный маятник совершает гармонические колебания с периодом 0.5 секунды.  

• В момент времени t = 0, отклонение груза максимально.  

• К моменту времени t = 2 секунды, кинетическая энергия достигнет максимального значения два раза.  

• Рассматривается задание из первой части ЕГЭ по физике.  

• Определяется, сколько раз кинетическая энергия будет максимальной за одно колебание.  

• Груз проходит положение равновесия два раза за одно колебание, всего четыре колебания за две секунды.  

• Рассматриваются данные о положении шарика на пружине в разные моменты времени.  

• Определяется амплитуда колебаний, равная 30 мм.  

• Период колебаний равен 4 секундам.  

• Потенциальная энергия максимальна в крайней правой точке.  

• Кинетическая энергия минимальна в крайней правой точке.  

• Амплитуда колебаний равна 30 мм, а не 60 мм.  

• Полная механическая энергия маятника остается неизменной.  

• Колебания не затухают, что подтверждает сохранение энергии.  

• Обсуждаются свободные и вынужденные колебания.  

• Полная механическая энергия сохраняется при свободных колебаниях.  

• Рассматривается явление, связанное с колебаниями, которое может встретиться в заданиях.  

• Вынужденные колебания происходят под действием внешней периодически меняющейся силы.  

• Примеры: ребенок на качелях, боксерская груша.  

• Резонанс возникает при совпадении частоты действия внешней силы с собственной частотой колебаний.  

• Дедушка подталкивает ребенка на качелях с определенной частотой.  

• Если частоты совпадают, амплитуда колебаний резко возрастает.  

• Если частоты не совпадают, амплитуда не увеличивается.  

• Мост разрушился из-за резонанса, вызванного строевым шагом солдат.  

• Мост совершал колебания с определенной частотой, которая совпала с частотой шага солдат.  

• Резонанс привел к разрушению моста.  

• Шум от проезжающей техники может вызвать резонанс в доме.  

• Вода в ведре может выплескиваться при совпадении частоты шага с частотой колебаний воды.  

• Для предотвращения выплескивания воды нужно менять частоту шага.  

• Волновой процесс — это распространение колебаний в пространстве.  

• Механические волны — это колебания частиц упругой среды.  

• Примеры: пружина, нитка.  

• Продольные волны: колебания происходят вдоль направления распространения волны.  

• Поперечные волны: колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны.  

• Длина волны — это расстояние, которое волна проходит за период колебаний.  

• Формула для расчета длины волны: λ = vT, где λ — длина волны, v — скорость волны, T — период колебаний.  

• Длина волны измеряется в метрах.  

• Можно определить длину волны по профилю волны, измеряя расстояние между соседними максимумами или минимумами.  

• Для продольных волн длина волны определяется как расстояние между областями сжатия или разряжения.  

• Пример задачи: определить длину волны по профилю волны.  

• Пример задачи: рассчитать длину волны, зная частоту и скорость.  

• Пример задачи: установить соответствие между формулами и величинами.  

• Амплитуда колебаний зависит от энергии, данной маятнику.  

• При одной амплитуде период и частота не меняются.  

• Пример задачи: определить скорость распространения волн по количеству колебаний и времени.  

• Звук — это продольные механические волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц.  

• Продольные волны возбуждают колебания молекул воздуха, которые достигают барабанной перепонки и воспринимаются как звук.  

• Организм человека преобразует эти колебания в звук, который мы слышим.  

• Инфразвук — это механические волны с частотой ниже 16 Гц.  

• Ультразвук — это механические волны с частотой выше 20 кГц.  

• Границы восприятия звука зависят от анатомических и физиологических особенностей человека.  

• Скорость звука зависит от плотности среды.  

• В более плотных средах скорость звука выше.  

• Пример: металлический стержень и молоток создают два звука из-за разной скорости звука в воздухе и металле.  

• Частота звука остается постоянной при переходе из одной среды в другую.  

• Пример с барабаном и рыбой показывает, что частота звука не меняется при переходе в другую среду.  

• Звук характеризуется громкостью и чистотой.  

• Громкость — субъективный параметр, зависящий от восприятия.  

• Высота звука определяется частотой колебаний среды.  

• Комар издает высокий звук из-за частой вибрации крыльев.  

• Шмель издает низкий звук из-за редкой вибрации крыльев.  

• Это объясняется разной частотой колебаний среды, что воспринимается как звук.  

• Камертон на 440 Гц и аквариум с водой.  

• Камертон издает чистый звук определенной частоты.  

• Скорость звуковой волны в воде выше, чем в воздухе.  

• Упругая металлическая линейка издает звук при ударе.  

• Звук низкой частоты воспринимается как инфразвук.  

• Чем выше частота, тем лучше слышен звук.  

• Увеличение силы удара увеличивает амплитуду колебаний линейки.  

• Громкость звука также увеличивается.  

• Источник звука — колебательное движение тела.  

• Нитка издает звук при натяжении.  

• Увеличение амплитуды колебаний увеличивает громкость звука.  

• Укорочение нитки увеличивает частоту и высоту тона звука.  

• Камертон издает звук при ударе молоточком.  

• Шарик отскакивает от камертона, показывая колебания.  

• Увеличение силы удара увеличивает амплитуду колебаний и громкость звука.  

• Звук будильника частично поглощается и отражается стенками колокола.  

• Часть энергии звука остается внутри колокола.  

• Удаление воздуха из-под колокола делает звук неслышимым.  

• Звуковые волны требуют наличия среды для распространения.  

• Вакуум не позволяет звуковым волнам распространяться.  

• Для чистоты эксперимента будильник следует разместить на подушке.  

• Подушка заглушает звуковые волны, так как не является твердой.  

• Металлические тела передают звуковые волны лучше из-за фиксированной структуры.  

• Подушка поглощает и отражает звуковые волны, ухудшая их передачу.  

• Человек слышит звуки в диапазоне от 16 до 20 тысяч герц.  

• Волнистый попугай слышит звуки в диапазоне от 20 до 20000 герц.  

• Собака слышит звуки в диапазоне от 20 до 40 тысяч герц, а дельфин — до 200 килогерц.  

• Инфразвук и ультразвук — это механические волны разной частоты.  

• Длина волны ультразвука больше, чем у инфразвука.  

• Звуки с частотой 10 килогерц принадлежат инфразвуковому диапазону.  

• При переходе из воды в воздух или наоборот, амплитуда колебаний уменьшается.  

• Часть звуковой волны отражается, а часть преломляется.  

• Энергия волны уменьшается при переходе между средами.  

• Эхо — это звук, многократно отраженный от препятствий.  

• Стекло поглощает звук хуже, чем воздух, но уличный шум слышен лучше при открытых окнах.  

• Звук частично отражается и поглощается на границе сред, что объясняет слышимость шума.  

• Эхолокация позволяет определить положение объекта по времени задержки отраженной волны.  

• Используется для исследования рельефа дна водоемов и определения глубины.  

• В эхолокаторах применяются инфразвуковые и ультразвуковые источники.  

• Звук проходит вниз и вверх, создавая путь, который измеряется эхолокатором.  

• Эхолокатор измеряет время, за которое звук проходит от источника к приемнику.  

• Зная скорость звука и время, можно определить расстояние до дна.  

• Летучие мыши используют эхолокацию для определения расстояния до добычи.  

• Они издают звуковые щелчки, которые отражаются от препятствий и возвращаются к ним.  

• По времени задержки они определяют расстояние до добычи.  

• Формула эхолокации: расстояние до объекта равно скорости звука, умноженной на время задержки, деленное на два.  

• Эта формула помогает определить расстояние до объекта.  

• Инфразвук может вызывать резонансные колебания в организме человека.  

• В таблице представлены частоты инфразвука от различных видов транспорта.  

• Резонанс может наблюдаться, если частоты совпадают с собственными колебаниями организма.  

• Ирина укачивается в автомобиле, но не в железнодорожном транспорте.  

• Вестибулярный аппарат Ирины имеет частоту около шести герц.  

• В автомобильном транспорте могут быть колебания любой частоты, что может вызвать резонанс и укачивание.  

• Урок завершен, тема полностью разобрана.  

• Призыв подписаться на канал и группу ВКонтакте.  

• Анонс следующего урока по электромагнитным колебаниям и оптике.