Вопрос:

1. Что такое свободные (собственные) колебания? 2. По какой формуле считается период колебаний пружинного маятника? 3. Сделайте рисунок перехода светового луча из менее плотной среды в более плотную среду. На рисунке отметьте углы падения и преломления. 4. На рисунке представлении график изменения силы тока в колебательном контуре. Определите амплитуду колебаний силы тока, период и частоту. 5. Найти период и частоту колебаний в контуре, ёмкость конденсатора в котором 6,86-10^-9 Ф. индуктивность катушки 1,78-10^-3 Гн.

Ответ:

1. Свободные (собственные) колебания — это колебания, которые происходят в системе под действием внутренних сил, без внешнего воздействия, после того как система была выведена из положения равновесия.

2. Период колебаний пружинного маятника рассчитывается по формуле:

\[ T = 2 \pi \sqrt{\frac{m}{k}} \]

Где:

  • T — период колебаний;
  • m — масса груза;
  • k — жёсткость пружины.

3. Переход светового луча из одной среды в другую:

Представь, что у нас есть две среды: сверху — менее плотная (например, воздух), снизу — более плотная (например, вода).

  • Рисуем границу раздела сред.
  • Из точки на границе рисуем перпендикуляр — это будет нормаль.
  • Рисуем луч, идущий из верхней среды к границе — это падающий луч. Угол между ним и нормалью — угол падения (\( \alpha \)).
  • Когда луч переходит в более плотную среду, он преломляется, то есть изменяет направление. Рисуем луч в нижней среде. Угол между ним и нормалью — угол преломления (\( \beta \)).
  • Важно: в более плотную среду луч преломляется ближе к нормали, то есть \( \beta < \alpha \).

4. Анализ графика изменения силы тока:

  • Амплитуда колебаний силы тока (Imax): Это максимальное значение силы тока, достигаемое в контуре. Судя по графику, максимальное значение силы тока равно 15,7 А.
  • Период колебаний (T): Это время одного полного колебания. На графике видно, что одно полное колебание (от пика до пика или от нуля до нуля с одинаковым направлением) занимает 4 единицы времени.
  • Частота колебаний (f): Это величина, обратная периоду, показывающая, сколько полных колебаний происходит за единицу времени. Она рассчитывается по формуле:
\[ f = \frac{1}{T} \]

В данном случае, если период T = 4, то частота f = 1/4.

5. Расчет периода и частоты колебаний в контуре:

Дано:

  • Ёмкость конденсатора (C) = 6,86 ⋅ 10-9 Ф
  • Индуктивность катушки (L) = 1,78 ⋅ 10-3 Гн

Найти:

  • Период колебаний (T)
  • Частоту колебаний (f)

Решение:

Для расчета периода электромагнитных колебаний в колебательном контуре используется формула Томсона:

\[ T = 2 \pi \sqrt{LC} \]

Подставляем значения:

\[ T = 2 \pi \sqrt{(1,78 \times 10^{-3} \text{ Гн}) \times (6,86 \times 10^{-9} \text{ Ф})} \]
\[ T = 2 \pi \sqrt{12,2108 \times 10^{-12}} \]
\[ T = 2 \pi \times (3,4944 \times 10^{-6}) \]
\[ T \approx 21,956 \times 10^{-6} \text{ с} \approx 21,96 \text{ мкс} \]

Теперь найдем частоту колебаний:

\[ f = \frac{1}{T} \]
\[ f = \frac{1}{21,956 \times 10^{-6} \text{ с}} \]
\[ f \approx 0,04554 \times 10^{6} \text{ Гц} \approx 45,54 \text{ кГц} \]

Ответ:

  • Период колебаний (T) ≈ 21,96 мкс
  • Частота колебаний (f) ≈ 45,54 кГц
Подать жалобу Правообладателю