еріппелі маятник тербелісін зерттеу. Физика, 11 сынып, қосымша материал.

Теориялық түсінік

 Тербелмелі процестер жүзеге асатын құрылғыларды тербелмелі жүйелер деп атайды. Осындай жүйелердің қарапайым түрі — серіппелі маятниктің тербелісін қарастырайық.

 Серіппелі маятник деп серіппеге ілінген жүкті айтады.

 Тербелмелі жүйелерге тән белгілердің бәрі серіппелі маятникте де болады. Егер маятникті тепе-теңдік күйінен ауытқытсақ, онда ол әрекет етуші күштерді теңгеруші күштің әрекетінен бастапқы тепе-теңдік күйіне қайта оралады.

 Тербелмелі қозғалыс амплитуда, период, жиілік сияқты шамалармен сипатталады.

Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын негізгі шама–амплитуда.

 Тербеліс амплитудасы деп дененің тепе–теңдік күйінен ең үлкен ығысуының мәнін айтады. Амплитуда А әріпімен белгіленеді, яғни А=х_max. Амплитуда дененің тепе–теңдік күйінен қаншалықты ауытқығанына байланысты болады.

 Дене қозғалысы толығымен қайталанып отыратын ең аз уақыт аралығын (интервалын) тербеліс периоды деп атайды. Басқаша айтқанда, тербеліс периоды дегеніміз–бір толық тербеліс жасауға кеткен уақыт. Тербеліс периоды секундпен (с) өлшенеді және оны Т әрпімен белгілейді.

 Бірлік уақыт ішіндегі тербелістер саны тербеліс жиілігі деп аталады.

N-толық тербелістер саны, t-тербеліс жасауға кеткен уақыт.

 Тербеліс периоды мен тербеліс жиілігі арасында қарапайым байланыстың бар екенібелгілі, яғни жиілік периодқа кері ал период жиілікке кері шама:

 Енді серіппелі маятниктің тербелісін қарастырайық. Егер серіппе l ұзындыққа созылса немесе сығылса онда денені тепе–теіңдік күйіне қайтаратын Ғ күші туындайды. Ұзару шамасы x=l-l₀ азғантай болған кезде бұл күш серіппенің ұзаруына пропорционал болады, яғни Гук заңы бойынша:

F=-kx

 Ньютонның 2–заңын пайдалансақ, дененің қозғалыс теңдеуін мына түрде жазуға болады: ma=-kx, бұдан a=-kx/m. Ығысу шамасы (х) неғұрлым үлкен болса, а үдеуі де соғұрлым үлкен, яғни ең үлкен ығысуға ең үлкен үдеу сәйкес келеді.

 Гармоникалық тербелістердіңvжиілігі 1 с ішідегі тербеліс санын көрсетсе, ω циклдік жиілік маятниктің 2π секундтағы тербеліс санына тең болады, яғни

 Олай болса, ma=-mω²x. Осы өрнекті қозғалыс теңдеуімен салыстыра отырып алатынымыз:

-mω²x=-kx, бұдан ω=

– екенін ескерсек, серіппелі маятниктің тербеліс периоды мынаған тең болады:

мұндағыm–жүктің массасы , k- серіппенің қатаңдығы.