Подводим итоги раздела I «Механика». Часть 3. Механические колебания и волны

1. Вы углубили свои знания о механических колебаниях.

2. Вы узнали об идеальном колебательном движении — гармонических колебаниях.

3. Вы ознакомились со свободными колебаниями маятников.

4. Вы узнали о явлении резонанса, возникающем в колебательных системах. Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, когда частота внешней периодической силы совпадает с собственной частотой колебаний системы.

5. Вы вспомнили механические волны — процесс распространения механических колебаний в упругой среде; виды механических волн, формулу волны.

6. Вы вспомнили звуковые волны и их характеристики.

Задания для самопроверки к разделу I «Механика». Часть 3. Механические колебания и волны

Задания 1, 2, 5 содержат только один правильный ответ.

1. (1 балл) Какие существа могут воспринимать инфразвук?

а) дельфины;
б) летучие мыши;
в) медузы;
г) пингвины.

2. (1 балл) Явление огибания волной препятствий называется:

а) интерференция;
б) дифракция;
в) резонанс;
г) эхолокация.

3. (2 балла) Установите соответствие между определениями и названиями физических величин, характеризующих волну.

1 Максимальное отклонение от положения равновесия
2 Количество колебаний в единицу времени
3 Расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися одинаково
4 Время одного колебания
А Длина волны
Б Частота колебаний
В Период колебаний
Г Энергия колебаний
Д Амплитуда колебаний

4. (2 балла) Установите соответствие между видом колебаний и телом, совершающим такие колебания.

1 Свободные колебания
2 Вынужденные колебания
3 Автоколебания
А Биение сердца
Б Колебания поплавка на поверхности воды
В Периодическая смена дня и ночи
Г Колебания струны гитары

5. (2 балла) Ножка камертона излучает ноту «ля» первой октавы. Определите длину звуковой волны, если скорость распространения звука равна 330 м/с.

а) 75 см;
б) 37, 5 см;
в) 29 см;
г) 14,5 см.

6. (3 балла) На рис. 1 показана поперечная волна, бегущая по упругому шнуру. Как в данный момент направлены скорость и ускорение движения точек А и В шнура?

Рис. 1

7. (3 балла) По графику колебаний тела (рис. 2) запишите уравнение колебаний.

Рис. 2

8. (3 балла) Тело, подвешенное на пружине, отклонили на 5 см вниз от положения равновесия и отпустили. Какой путь пройдет тело за 10 с и каким будет его перемещение за это время, если частота колебаний — 0,625 Гц?

9. (3 балла) Найдите период колебаний маятника (рис. 3). Длина нити l = 1,6 м.

Рис. 3

10. (4 балла) Уравнение колебаний груза на пружине имеет вид: x = 0,05 cos2пt (м). Определите жесткость пружины; максимальную скорость колебаний груза; потенциальную энергию пружины в фазе π/4. Масса груза — 200 г.

Сверьте ваши ответы с приведенными в конце учебника. Отметьте задания, которые вы выполнили правильно, определите сумму баллов и разделите ее на два. Полученный результат будет соответствовать уровню ваших знаний.

Тренировочные тестовые задания с компьютерной проверкой вы найдете на электронном образовательном ресурсе «Интерактивное обучение».

Энциклопедическая страница

Мечты фантастов воплощаются в жизнь

В 2017 г. весь мир обсуждал видео, на котором робот впервые в истории выполнил сальто. Но как это яркое зрелище связано с понятиями механики?

Во-первых, это красиво! Это технически и эстетически красивое решение. За миллионы лет природа воплотила в живых организмах множество эффектных «технических решений», которые сейчас воспроизводят инженеры. Так, принцип работы экскаватора напоминает движение руки человека, планеры парят в небе подобно птицам. Возник даже новый раздел техники — бионика, использующая идеи природы для создания новых технических решений. Понятно, что человекоподобные роботы — это, пожалуй, самый «продвинутый» пример.

А вот «во-вторых» касается механики напрямую. Человек — это довольно слабое существо. Даже тренированные люди обычно не могут бежать быстрее 40 км/ч и поднимать более 250 кг. Издавна для увеличения своих возможностей человек использовал или животных (лошади, слоны, быки и т. п.), или простые устройства (рычаг, колесо и др.). Причем тысячи лет преимущественно использовались животные. Люди путешествовали пешком, а чтобы ускорить процесс — садились на лошадь или в карету. Пахали тоже с помощью животных.

Ситуация начала изменяться примерно 150 лет назад. Развитие механики позволило заменить лошадей поездами и автомобилями. Обратите внимание на следующие даты. Автомобиль впервые начал двигаться быстрее гепарда (самое быстрое животное на Земле, развивает скорость 110-115 км/ч) только на рубеже XIX и ХХ вв. — чуть больше 100 лет назад! Примерно в то же время (декабрь 1903 г.) подобно птице поднялся в небо самолет — механический аппарат тяжелее воздуха. А самую быструю птицу (сапсан может развить скорость свыше 322 км/ч) самолет «обогнал», достигнув скорости 350-400 км/ч, только в середине 1920-х гг. (А ведь это совсем недавно — тогда, возможно, ваши прабабушки и прадедушки ходили в школу!) Конечно, сейчас ситуация в корне изменилась: никого не удивляет путешествие авиалайнером со скоростью свыше 800 км/ч, а для автомобилей из соображений безопасности даже введены ограничения скорости.

Несмотря на безусловный прогресс механических устройств, они, как правило, не могут работать без человека. Поэтому на самом деле в современных механизмах работают, так сказать, две составляющие механики: созданное инженерами собственно устройство и опыт человека, который управляет этим устройством и навыки которого тоже базируются на законах механики.

Вернемся к сальто робота. Это один из первых примеров сочетания действительно красивого технического решения (на снимках робот очень похож на человека в скафандре) и креативного «мозга»: на основе уравнений механики инженеры «научили» механизм правильным движениям.

Ждем будущих достижений...