Egy ingát vizsgálunk - az oszcillációk amplitúdóját

A fizika iskolai tananyagának "örök" témái között talán a leginkább nosztalgikus a "tétovázás" szakasza - mindig valami meleg szomorúsággal emlékszik. Kevéssé senki, emlékezve erre a témára, nem látja elsősorban a kullancskát, a kullancsot ... az inga - a "legsúlyosabb" eszközt a fizikai teremből. Igaz, a laboratóriumi pendulák nem "ketyegnek", de a klasszikus középkori megjelenésük mindig azt mondja, csillognak, örök tick-so, tick ... "Ne gondoljon a másodpercekre". És ezeknek a szerény eszközöknek az a feladata, hogy világosan megmutassák, mi az - ingadozások.

Ismerjük a világot, és megnézzük, hogy mennyire egyszerűen és egyszerűen cselekszik velünk. Az oszcilláció a Foucault inga, az óra, az elektromos áram, a rádió, a televízió, a hangszóró hangja, és kedvenc mobiltelefonja egy oszcilláló rendszer egész kollekciója. Nos, emlékszel arra, hogy mit tanítottak az iskolában - az oszcillációk, képletek, grafikák amplitúdója. Tehát a habozás ... és mi az?

Minden, ami körülvesz minket, "anyagi pontok", amelyek valamilyen oknál fogva nem ülnek. A mozgások változatosságának káoszában a rezgések olyan folyamat, amelyben egy anyagi pont, olykor a rendszer mondja, mindig visszatér az egyensúlyi helyzetbe, ha ismételten eltér ettől. Ebben az esetben az egyensúlyi ponttól való maximális eltérés nagyságát nevezzük az oszcillációk amplitúdójának. A mechanikus rezgések kimutatására szolgáló legjobb eszköz természetesen egy régi, kedves inga, amely a szálon felfüggesztett terhelés (golyó, lemez vagy rúd). Állítsa meg mozdulatlanul - és itt van az egyensúlyi állapot. Vegye félre a terhet, és engedje el, amit látsz? Pontosan elkezdi a "tick-to-do" -t: visszatér az egyensúlyi pozícióba, eltér a másik oldalra, majd ismét visszatér az egyensúlyi pozícióba. Ha az inga nem zavarja, akkor nyugtalan, majd félretol ... és folyamatosan, miközben a súrlódás ereje miatt még mindig nem áll meg.

Így történt, hogy minden olyan tárgy, amelynek tömege, mérete és egyéb megkülönböztető jellemzői szükségszerűen olyan jellemzőket tartalmaz, amelyek egyértelműen leírhatják ezt az "anyagi pontot", így a környezettel való interakció viselkedése kiszámítható, logikus és érthető. Az inga jellemzői az oszcillációk amplitúdója és az időszak. Más gyakran használt paraméterek az eredetiekből származnak, ezek szerves része (fázis) vagy további számítások (gyakoriság) eredménye.

Az oszcillációk lenyűgöző világának tanulmányozásának következő lépése a legegyszerűbb kísérlet az objektum paramétereinek meghatározására - az inga. Az inga eszköze sehol sem egyszerűbb a menet, a golyó, a felfüggesztés pontja. És hogyan lehet megtalálni az ilyen ingának az oszcillációjának amplitúdóját? Olyan egyszerű, hogy egy ilyen tapasztalat, ahogy mondják, és a konyhában is megtehető. Minden könnyű (bizonyos határokon belül). A kezdeti feladat: a mennyezetről függő inga van - egy fémlemez a szálon. Érdekli a lemezt az egyensúlyi pozíciótól való eltérés nagyságát. A rögzített inga esetén az egyensúlyi pontot a falon, vagy a mögötte lévő papír képernyőn jelöljük. Nyomja meg a lemezt. Az inga kezd oszcillálni, és a lemez árnyéka "felhívja" a pályát a képernyőre. Ha áthelyezi a pálcát (lehet ceruza) a képernyőn, akkor megtaláljuk az utolsó pontot, amikor a szélsőséges oszcillációval rendelkező árnyék lezárja a mutatónkat és megjelölést tesz. Az egyensúlyi ponttól a jelig terjedő távolság az inga oszcillációjának amplitúdója. Nem nehéz? És ki kételkedne.

Természetesen modernizálhatja a kísérletet elektronikus szerkentyűkkel fényérzékelőkkel, vagy lézeres távolságmérőkkel, a tizedespont után a pontos kísérteties alakra méri, de semmi sem változtathatja meg lényegét - az inga legnagyobb eltérésének mérését az egyensúlyi pozícióból végezzük. Az amplitúdót méri. A kísérletben, amit megtettünk, könnyű megtalálni az inga egyik "titka" - amplitúdója csak a kezdeti körülményektől függ; Valójában az első sokk hatásából, amely megzavarta az egyensúlyi állapotot vagy az induló energiát az oszcilláló rendszerhez, amikor az inga az egyensúlyi helyzetből némi szögben eltolódott.