Свободные колебания и их основные характеристики
Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Моделирование затухающего колебания с помощью пакета прикладных математических программ Scilab. Затухание колебания в жире и костях черепа. Затухание интенсивности в мышце вдоль фибрилл.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | лабораторная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.12.2022 |
Размер файла | 720,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
«Свободные колебания, их основные характеристики. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами»
Цель работы:
Научиться регистрировать простейшие колебательные процессы.
Научиться определять основные параметры колебаний.
Задачи:
Изучить известные виды колебаний и установить взаимосвязь между их базовыми параметрами.
Проанализировать уравнения, описывающие колебательные движения.
Провести исследование свободных колебаний на примере электрического контура.
Рассчитать данные, описывающие колебательные движения, и сделать выводы о полученных результатах.
Литература:
Ремизов, А. Н. Медицинская и биологическая физика : учебник / А. Н.
Ремизов. - 4-е изд. , испр. и перераб. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2016. - 656 с. - ISBN 978-5-9704-3577-9. - Текст : электронный // ЭБС "Консультант студента"
Антонов, В. Ф. Физика и биофизика: учебник / В. Ф. Антонов, Е. К.
Козлова, А. М. Черныш. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва : ГЭОТАР-Медиа,
2015. - 472 с. - ISBN 978-5-9704-3526-7. - Текст : электронный // ЭБС
"Консультант студента"
Приборы и принадлежности:
Scilab -- пакет прикладных математических программ;
Персональный компьютер.
2. Практическая часть
Моделирование механических колебаний.
Задание 1. Моделирование гармонического колебания.
Произвести моделирование гармоническое колебание с помощью пакета прикладных математических программ Scilab. Рассчитать Т, и.
Уравнение гармонического колебания имеет вид: х = ??sin(??0?? + ??) - для нечетных по списку студентов х = ??cos(??0?? + ??) - для четных по списку студентов
Данные для моделирования представлены в таблице 1.
Таблица 1.
№ п.п. |
А, амплитуда, мВ |
?, частота, Гц |
ц - начальная фаза колебаний |
Т - период колебаний, с |
?? = ??0??+?? - фаза колебаний в момент времени t |
t - момент времени, с |
|
1 |
3 |
1 |
0 |
1 |
6,28;12,56;25,12 |
1;2;4 |
|
2 |
5 |
2 |
30 |
1,2,4 |
|||
3 |
7 |
3 |
45 |
0.33 |
73,26 ; 109,056;142,968 |
1,5;3,4;5,2 |
|
4 |
9 |
5 |
60 |
2,1;3;4,4 |
|||
5 |
12 |
7 |
90 |
0.143 |
133,96;185,2;265,84 |
1,2,4 |
|
6 |
13 |
9 |
0 |
1,5;3,4;5,2 |
|||
7 |
15 |
10 |
30 |
0,1 |
161,88;218,4;306,32 |
2,1;3;4,4 |
|
8 |
17 |
11 |
45 |
1,7;5;9,5 |
|||
9 |
20 |
12 |
60 |
0,083 |
218,256; 286,08; 391,584 |
2,1;3;4,4 |
|
10 |
22 |
14 |
80 |
1,2,4 |
x. = A.*sin(???? + ??);
t=0:0.01:10
x=0.003*sin(2*%pi*1*t+0)
plot2d(t,x)
A= [3 5 7];
v= [1 2 3];
ц= [0 30 45];
В результате выполнения задания представьте график и листинг моделирования гармонических колебаний с помощью пакета прикладных математических программ Scilab. Рассчитать Т, и. Рассчитайте значение х(t) при заданных t, отметьте на графике. Запишите вывод по результатам анализа данных. Сделайте вывод по заданию.
Рисунок 1- Гармонические колебания
Листинг :
t=0:0.01:10
A=0.003 //Амплитуда
n=1 //Частота
fi=0 //Начальная фаза колебаний
x=A*sin(2*%pi*n*t+fi)
t1=1 t2=2 t3=4
plot(t,x,'k')
xtitle('Гармоническиеколебания','Времяt, c','Амплитуда, мВ')
xgrid
Рисунок 2- Гармонические колебания
Листинг :
t=0:0.01:10
A=0.007 //Амплитуда
n=1 //Частота
fi=0 //Начальная фаза колебаний
x=A*sin(2*%pi*n*t+fi)
t1=1,5
t2=3,4
t3=5,2
plot(t,x,'k')
xtitle('Гармоническиеколебания','Время t, c','Амплитуда, мВ')
xgrid
Рисунок 3- Гармонические колебания
Листинг
t=0:0.01:10
A=0.012 //Амплитуда
n=1 //Частота
fi=0 //Начальная фаза колебаний
x=A*sin(2*%pi*n*t+fi)
t1=1
t2=2
t3=4
plot(t,x,'k')
xtitle('Гармоническиеколебания','Времяt, c','Амплитуда, мВ')
xgrid
Рисунок 4- Гармонические колебания
Листинг
t=0:0.01:10
A=0.015 //Амплитуда
n=1 //Частота
fi=0 //Начальная фаза колебаний
x=A*sin(2*%pi*n*t+fi)
t1=2,1
t2=3
t3=4,4
plot(t,x,'k')
xtitle('Гармоническиеколебания','Время t, c','Амплитуда, мВ')
xgrid
Рисунок 5-Гармонические колебания
Листинг
t=0:0.01:10
A=0.02 //Амплитуда
n=1 //Частота
fi=0 //Начальная фаза колебаний
x=A*sin(2*%pi*n*t+fi)
t1=2,1
t2=3
t3=4,4
plot(t,x,'k')
xtitle('Гармоническиеколебания','Время t, c','Амплитуда, мВ')
xgrid
Вывод : чем больше амплитуда ,тем больше частота колебаний ,при этом период колебаний уменьшается. С увеличением времени увеличивается фаза колебаний.
Задание 2. Моделирование свободных затухающих колебаний.
Произвести моделирование затухающего колебания с помощью пакета прикладных математических программ Scilab.
Уравнение свободных затухающих колебаний имеет вид:
??(??) = ?????????cos(???? + ??0)
Данные для моделирования представлены в таблице 2.
Таблица 2.
№ п.п. |
А, амплитуда, мВ |
?, частота, Гц |
ц - начальная фаза колебаний |
?? - показатель затухания |
Т - период колебаний, с |
?? = ??0??+ ?? - фаза колебаний в момент времени t |
t - момент времени, с |
|
1 |
3 |
1 |
0 |
0,1 |
1 |
6,28;12,56;25,12 |
1;2;4 |
|
2 |
5 |
2 |
30 |
0,13 |
1,2,4 |
|||
3 |
7 |
3 |
45 |
0,25 |
0,33 |
73,26 ; 109,056;142,968 |
1,5;3,4;5,2 |
|
4 |
9 |
5 |
60 |
0,3 |
2,1;3;4,4 |
|||
5 |
12 |
7 |
90 |
0,4 |
0,14 |
133,96;185,2;265,84 |
1,2,4 |
|
6 |
13 |
9 |
0 |
0,44 |
1,5;3,4;5,2 |
|||
7 |
15 |
10 |
30 |
0,5 |
0,1 |
161,88;218,4;306,32 |
2,1;3;4,4 |
|
8 |
17 |
11 |
45 |
0,6 |
1,7;5;9,5 |
|||
9 |
20 |
12 |
60 |
1 |
0,083 |
218,256; 286,08; 391,584 |
2,1;3;4,4 |
В результате выполнения задания представьте график и листинг моделирования гармонических колебаний с помощью пакета прикладных математических программ Scilab. Рассчитать Т, и, л, ф, ????. Запишите вывод по результатам анализа данных. Сделайте вывод по заданию.
Рисунок 1. График затухающих колебаний 1
Листинг :
//затухающие колебания
t=0:0.01:20
f=1//частота
w=2*%pi*f
A=0.003*exp(-t*0.1)
x=A.cos(w*t+0)
plot2d(t,x,7) xgrid()
xtitle('затухающиеколебания')
xlabel('t,c') ylabel('U,B')
Рисунок 2. График затухающих колебаний 3
Листинг :
//затухающие колебания
t=0:0.01:15
f=1//частота
w=2*%pi*f
A=0.007*exp(-t*0.1)
x=A.cos(w*t+0)
plot2d(t,x,3)
xgrid()
xtitle('затухающиеколебания')
xlabel('t,c')
ylabel('U,B')
Рисунок 3. График затухающих колебаний 5
Листинг
//затухающие колебания
t=0:0.01:4
f=1//частота
w=2*%pi*f
A=0.012*exp(-t*0.1)
x=A.cos(w*t+0)
plot2d(t,x,5)
xgrid()
xtitle("Затухающиеколебания")
xlabel("t,c")
ylabel("Амплитуда,м")
Рисунок 4. График затухающих колебаний 7
Листинг
//затухающие колебания
t=0:0.01:5
f=1//частота
w=2*%pi*f
A=0.015*exp(-t*0.1)
x=A.cos(w*t+0)
plot2d(t,x,5)
xgrid()
xtitle("Затухающиеколебания")
xlabel("t,c")
ylabel("Амплитуда,м")
Рисунок 5. График затухающих колебаний 9
Листинг
//затухающие колебания
t=0:0.01:5
f=1//частота
w=2*%pi*f
A=0.02*exp(-t*0.1)
x=A.cos(w*t+0)
plot2d(t,x,5)
xgrid()
xtitle("Затухающиеколебания")
xlabel("t,c")
ylabel("Амплитуда,м")
Вывод:Во всякой реальной колебательной системе имеются силысопротивления, действие которых приводит к уменьшению энергии системы. Если убыль энергии не восполняется за счет работы внешних сил, то колебания будут затухать.И чем больше будут амплитуда, частота, и показатель затуханий, тем быстрее будут затухать колебания, то есть период колебаний будет становиться меньше.
Задание 3. Затухание ультразвука в биологических тканях
Произвести моделирование затухающего колебания с помощью пакета прикладных математических программ Scilab.
Плоская волна в однородной среде затухает в основном в результатете поглощения ультразвука.
Амплитуда колебания частиц уменьшается с расстоянием х в соответствии с уравнением:
?? = ??0???????
Интенсивность ультразвука уменьшается с расстоянием х в соответствии с уравнением:
?? = ??0???2????
где ??0, ??0 - амплитуда колебания частиц и интенсивность ультразвука вблизи источника;
Таблица 3.
№ п.п. |
ткань |
скорость ультразвука, м/с |
Акустическое сопртивление, кг/м2с |
?, частота, МГц |
??0 - интенсивно Сть ультразвук а вблизи источника, Вт/см2 |
б - коэффициен т поглощения, дБ/см, при f = 1МГц |
х - расстояние, см |
|
1 |
кровь |
1570 |
1,61 |
1 |
0,5 |
0,13 |
0,1;0,2 |
|
2 |
мозг |
1541 |
1,58 |
1 |
0,5 |
0,85 |
0,5;0,7 |
|
3 |
жир |
1450 |
1,38 |
1 |
0,5 |
0,63 |
0,5;0,8 |
|
4 |
почка |
1561 |
1,62 |
1 |
0,5 |
1 |
0,5 |
|
5 |
печень |
1549 |
1,65 |
1 |
0,5 |
0,94 |
0,5 |
|
6 |
мышца: вдоль фибрил л поперек фибрил |
1585 - - |
1,70 - - |
1 |
0,5 |
1,30 3,30 |
0,5 |
|
7 |
кости черепа |
4080 |
1 |
0,5 |
13 |
0,1;0,2 |
||
8 |
вода |
1480 |
1 |
0,5 |
0,0022 |
0,5;1 |
??, ?? - амплитуда колебания частиц и интенсивность ультразвука на расстоянии х от источника; б - коэффициент поглощения; е - основание натурального логарифма, число Непера (е ? 2,72) Данные для моделирования представлены в таблице 3.
В результате выполнения задания:
рассчитать ??0 - амплитуда колебания частиц вблизи источника;
рассчитать???, ?? - амплитуда колебания частиц и интенсивность ультразвука на расстоянии х от источника;
рассчитать л - логарифмический декремент затухания;
рассчитать v- амплитуду скорости колеблющихся частиц;
рассчитать а - колебательное ускорение;
- расчитать Т - период колебаний.
Представьте график и листинг моделирования амплитуды колебания частиц от расстояния х, интенсивности ультразвука от расстояния х для различных тканей.
Рассчитать какую деформацию испытывает эритроцит при данных условиях.
№ |
Ткань |
A0,мкм |
A, мкм |
I, Вт/см2 |
л |
? |
a |
T |
|
1 |
Кровь |
12,55 |
12,39 12,23 |
0,49 0,47 |
1,3*10-7 |
0,78 0,76 |
4,9*106 4,8*106 |
10-6 |
|
2 |
Мозг |
12,68 |
8,29 6,99 |
0,21 0,15 |
8,5*10-7 |
0,52 0,46 |
3,24*106 2,8*106 |
10-6 |
|
3 |
Жир |
13,56 |
9,9 8,19 |
0,27 0,18 |
6,3*10-7 |
0,63 0,51 |
3,9*106 3,2*106 |
10-6 |
|
4 |
Почка |
12,51 |
7,59 |
0,18 |
1*1010-6 |
0,47 |
2,9*106 |
10-6 |
|
5 |
Печень |
12,4 |
7,75 |
0,2 |
9,4*10-7 |
0,49 |
3,09*106 |
10-6 |
|
6 |
Мышца: Вдоль фибрилл Поперек фибрилл |
12,21 |
6,37 2,34 |
0,14 0,02 |
1,3*10-6 3,3*10-6 |
0,41 0,15 |
2,5*106 9,6*105 |
10-6 |
|
7 |
Кости черепа |
5,7 |
1,55 0,42 |
0,037 0,003 |
1,3*10-5 |
0,097 0,028 |
6,1*105 1,7*105 |
10-6 |
|
8 |
вода |
13,09 |
13,076 13,061 |
0,499 0,498 |
2,2*10-10 |
0,8218 0,8203 |
5,16*106 5,15*106 |
10-6 |
Рисунок 1. Затухание амплитуды в крови.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.55//Амплитуда вблизи источника
a=0.13//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.1,0.2];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 2. Затухание амплитуды в мозге.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.57//Амплитуда вблизи источника
a=0.85//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5,0.7];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 3. Затухание колебания в жире.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=13.56//Амплитуда вблизи источника
a=0.63//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c'); ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5,0.8];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 4. Затухание колебания в почке.
Листинг: ультразвук биологический колебание
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.51//Амплитуда вблизи источника
a=0.63//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 5. Затухание колебания в печени
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.4//Амплитуда вблизи источника
a=0.94//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 6. Затухание колебания в мышце вдоль фибрилл.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.21//Амплитуда вблизи источника
a=1.3//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2); x=[0.5];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 7. Затухание колебания в мышце поперек фибрилл.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=12.21//Амплитуда вблизи источника
a=3.3//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 8. Затухание колебания в костях черепа.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=5.7//Амплитуда вблизи источника
a=13//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.1,0.2];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 9. Затухание колебания в воде.
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
A0=13.09//Амплитуда вблизи источника
a=0.0022//Коэффицентпоглощения
A=A0*exp(-a*x);
xgrid()
xtitle("Затуханиеколебания","t,сек","A,мВ")
xlabel('t,c');
ylabel('A,мВ')
plot(x,A,2);
x=[0.5,1];
plot(x,A=A0*exp(-a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 10. Затухание интенсивности в крови.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.13//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,cм');
ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.1,0.2];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 11. Затухание интенсивности в мозге.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.85//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,cм');
ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.5,0.7];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 12. Затухание интенсивности в мозге.
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.63//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см');
ylabel('I,мВ')
plot(x,I,2);
x=[0.5,0.8];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 13. Затухание интенсивности в почке.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.5//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см');
ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.5];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 14. Затухание интенсивности в печени.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.94//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x); xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см');
ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.5];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 15. Затухание интенсивности в мышце вдоль фибрилл.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=1.3//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x); xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см');
ylabel('I,Вт/cv')
plot(x,I,2);
x=[0.5];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 16. Затухание интенсивности в поперечной фибрилле.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=3.3//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см'); ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2); x=[0.5];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 17. Затухание колебания в костях черепа.
Листинг:
x=0:0.01:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=13//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см'); ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.1,0.2];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Рисунок 18. Затухание колебания в воде.
Листинг:
x=0:0.001:1//Расстояние от источника
I0=0.5//Интенсивность вблизи источника
a=0.0022//Коэффицентпоглощения
I=I0*exp(-2*a*x);
xgrid()
xtitle("Затухание интенсивности","x,см","I,Вт/см")
xlabel('x,см'); ylabel('I,Вт/см')
plot(x,I,2);
x=[0.5,1];
plot(x,I=I0*exp(-2*a*x),'k.');
xgrid()
Вывод
Провели расчеты и представили графики моделирования амплитуды колебания частиц от расстояния х, интенсивности ультразвука от расстояния х для различных тканей.
На основе построенных графиков и полученных значений можно сказать, что затухание колебаний при прохождении ультразвука через разные среды обратно пропорционально плотности среды, через которую
проходит ультразвук. Чем меньше плотность ткани, тем медленнее затухают колебания в среде.
Рассчитать какую деформацию испытывает эритроцит при данных условиях.
Размер эритроцита = 5*10-3 см = 5*10-5м
Частота ультразвука = 1 МГц = 106 Гц
Интенсивность ультразвука = 1 Вт/см2
Амплитуда смещения в биологических средах А ? 2*10-6 см ? 2*10-8 м
Деформация эритроцита ? 5*10-7 см? 5*10-9 м
Общий вывод:
В ходе данной лабораторной работы я научилась:
· регистрировать простейшие колебательные процессы
· определять основные параметры колебаний
· представлять колебания в виде графиков в программе Scilab
Контрольные вопросы
Какие процессы называются колебаниями?
Колебаниями или колебательным движением называются процессы , повторяющиеся во времени.
Как классифицируются механические колебания?
По виду воздействия на колеблющуюся систему различают свободные (собственные) колебания, вынужденные, автоколебания и параметрические колебания.
- свободными (собственными) называются такие колебания, которые происходят в системе, предоставленной самой себе, после того как она была выведена из положения равновесия, т.е. осциллятор совершает колебательные движения только под действием внутренних сил.
- вынужденными называются колебания, когда колеблющаяся система подвержена воздействию внешних периодических сил.
- автоколебания - сопровождаются воздействием внешних сил, управляемых самой колеблющейся системой.
- параметрические колебания - сопровождаются периодическим изменением какого-либо параметра системы под действием внешнего воздействия
Какие колебания называются гармоническими?
Гармоническими колебаниями физической величины называются такие колебания, при которых смещение тела изменяется по гармоническому (синусоидальному (sin) или косинусоидальному(cos)) закону с течением времени.
Какие колебания называются затухающими?
Затухающими называются такие колебания , которые характеризуются наличием трения.
Какими основными параметрами характеризуется колебания и в чем заключается их физический смысл?
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЛЕБАНИЙ.
1) Амплитуда колебаний (x)-- это максимальное расстояние, на которое удаляется колеблющееся тело от своего положения равновесия. Амплитуда свободных колебаний определяется начальными условиями. Единица измерения-метр (м).
2) Период колебания (Т)-- это минимальный промежуток времени, по истечении которого система возвращается в прежнее состояние. Единица измерения-секунда(с).
3) Частота колебаний (V) -- это число колебаний, совершаемых за 1 с. Единица измерения -герцы (Гц);
4) Циклическая частота (w)-- это величина, в 2 раз большая частоты. Физический смысл циклической частоты заключается в том, что она показывает, какое число колебаний совершается за 2 секунд. Единица измерения-единица деленная на секунду (рад/с).
Как записывается дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение?
Затухающие колебания обозначаются уравнением: ??(??) = ???? ?????cos(???? + ??0), где ?? = ??: 2?? - показатель затухания, показывающий, какая доля энергии теряется при каждом колебании ( r - постоянная, называемая коэффициентом сопротивления среды, m - масса тела). Колебательный режим (в < щ0). Общее решение будет действительно и может быть записано в виде:
??(??) = ???? ?????cos(???? + ??0), где ?? = v??0 2 ? ??2, то есть представляет собой затухающие колебания, частота которых щ меньше, чем у собственных незатухающих колебаний.
Чему равна кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического колебания?
Полная механическая энергия колеблющегося тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий и при отсутствии трения остается постоянной:
Какие эффекты возникаю при воздействии ультразвуковых волн на биологические объекты?
Ультразвуковые колебания, воздействуя на организм,
производят механический, тепловой, физико-химический
и рефлекторный эффекты.
Наиболее изучено биологическое действие ультразвука при контактном его воздействии. В эксперименте установлено, что ультразвуковые колебания, глубоко проникая в организм, могут вызвать серьезные локальные нарушения в тканях: воспалительную реакцию, геморрагии, а при высокой интенсивности - некроз.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Влияние внешних сил на колебательные процессы. Свободные затухающие механические колебания. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания. Вынужденные механические колебания. Автоколебания. Конструкция часового механизма. Значение анкера.
презентация [7,1 M], добавлен 14.03.2016Свободные колебания в линейных системах в присутствии детерминированной внешней силы. Нелинейные колебания, основные понятия: синхронизация, слежение, демодуляция, фазокогерентные системы связи. Незатухающие, релаксационные и комбинированные колебания.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 27.08.2012Свободные колебания в электрическом контуре без активного сопротивления. Свободные затухающие и вынужденные электрические колебания. Работа и мощность переменного тока. Закон Ома и вытекающие из него правила Кирхгофа. Емкость в цепи переменного тока.
презентация [852,1 K], добавлен 07.03.2016Свободные и линейные колебания, понятие их частоты и периода. Расчет свободных и вынужденных колебаний с вязким сопротивлением среды. Амплитуда затухающего движения. Определение гармонической вынуждающей силы. Явление резонанса и формулы его расчета.
презентация [962,1 K], добавлен 28.09.2013Принцип применения операторного метода для анализа переходных колебаний в электрических цепях, содержащих один реактивный элемент и резисторы. Переходные колебания в цепи с емкостью и с индуктивностью. Свободные переходные процессы в цепи с емкостью.
лекция [174,2 K], добавлен 27.04.2009Свободные, вынужденные, параметрические и затухающие колебания, автоколебания. Понятие математического и пружинного маятника. Вывод формулы для расчета периода пружинного маятника. Механические колебания и волны. Циклическая частота и фаза колебания.
презентация [474,0 K], добавлен 12.09.2014Формула для сигнала при гармонической модуляции. Амплитуда и частота несущего колебания. Компьютерное моделирование ЧМ-сигналов с помощью программного пакета Electronics Workbench. Спектр частотно-модулированного сигнала. Частота модулирующего колебания.
лабораторная работа [565,1 K], добавлен 04.06.2015Повышение динамического качества станков с помощью возмущений подшипников качения. Колебания при отсутствии вынуждающей силы и сил вязкого сопротивления. Незатухающие гармонические вынужденные колебания. Нарастание амплитуды во времени при резонансе.
реферат [236,6 K], добавлен 24.06.2011Маятник под воздействием сил тяжести и электростатического взаимодействия. Колебания стержня и маятника под действием сил тяжести и упругости. Примеры комбинированных маятников, расчет частоты колебаний. Затухающие колебания комбинированного осциллятора.
курсовая работа [307,1 K], добавлен 11.12.2012Основные положения математической физики и теории дифференциальных уравнений. Поперечные колебания. Метод разделения переменных или метод Фурье. Однородные линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
дипломная работа [365,5 K], добавлен 08.08.2007Свободные, гармонические, упругие, крутильные и вынужденные колебания, их основные свойства. Энергия колебательного движения. Определение координаты в любой момент времени. Явления резонанса, примеры резонансных явлений. Механизмы колебаний маятника.
реферат [706,7 K], добавлен 20.01.2012Малые колебания, тип движения механических систем вблизи своего положения устойчивого равновесия. Теория свободных колебаний систем с несколькими степенями свободы. Затухающие и вынужденные колебания при наличии трения. Примеры колебательных процессов.
курсовая работа [814,3 K], добавлен 25.06.2009Способы построения программы в программной среде MatLab. Формулы, необходимые для математического моделирования физической модели. Построение графической модели колебания струны с жестко закрепленными концами. Создание физической модели колебания.
лабораторная работа [307,7 K], добавлен 05.01.2013Свободные колебания груза соударяющегося с препятствием. Потери энергии за один цикл. Вынужденные вибрационные колебания. Кратность режима как отношение периода движения системы к периоду возбуждения. Вид и значения решения при разных режимах кратности.
контрольная работа [124,1 K], добавлен 22.06.2012Единый подход к изучению колебаний различной физической природы. Характеристика гармонических колебаний. Понятие периода колебаний, за который фаза колебания получает приращение. Механические гармонические колебания. Физический и математический маятники.
презентация [222,7 K], добавлен 28.06.2013Колебательные контуры составляют часть аппаратуры связи. Переходные и свободные колебания в параллельном контуре. Режимы переходных колебаний. Переходные колебания в параллельном контуре при гармоническом воздействии. Теория линейных электрических цепей.
лекция [131,9 K], добавлен 27.04.2009Законы изменения параметров свободных затухающих колебаний. Описание линейных систем дифференциальными уравнениями. Уравнение движения пружинного маятника. Графическое представление вынужденных колебаний. Резонанс и уравнение резонансной частоты.
презентация [95,6 K], добавлен 18.04.2013Общие характеристики колебаний, их виды, декремент затухания, добротность колебательной системы. Уравнение собственных затухающих колебаний физического и пружинного маятников. Сущность периодического и непериодического механизма затухающих колебаний.
курсовая работа [190,0 K], добавлен 13.11.2009Понятие об устойчивости равновесия, критерий равновесия консервативной системы. Свойства малых колебаний точек системы. Вынужденные, малые свободные и малые затухающие колебания системы с одной степенью свободы. Линеаризированное уравнение Лагранжа.
презентация [1,4 M], добавлен 26.09.2013Гармонические колебания и их характеристики. Скорость и ускорение колеблющейся материальной точки, ее кинетическая и потенциальная энергии. Понятие колебательных систем. Примеры гармонических осцилляторов (математический, физический и пружинный маятники).
презентация [185,7 K], добавлен 24.09.2013