Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Бар’яхтар

Підбиваємо підсумки розділу І «Механіка». Частина 3. Механічні коливання і хвилі

1. Ви поглибили свої знання про механічні коливання.

2. Ви дізналися про ідеальний коливальний рух — гармонічні коливання.

3. Ви ознайомилися з вільними коливаннями математичного та пружинного маятників.

4. Ви дізналися про явище резонансу, яке виникає в коливальних системах.

Резонанс — явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, якщо частота зовнішньої періодичної сили збігається з власною частотою коливань системи.

5. Ви згадали механічні хвилі (процес поширення механічних коливань у пружному середовищі), види механічних хвиль, формулу хвилі.

6. Ви згадали звукові хвилі та їхні об’єктивні й суб’єктивні характеристики.

Завдання для самоперевірки до розділу І «Механіка». Частина 3. Механічні коливання і хвилі

Завдання 1, 2, 5 містять тільки одну правильну відповідь.

1. (1 бал) Які істоти можуть сприймати інфразвук?

  • а) дельфіни;
  • б) кажани;
  • в) медузи;
  • г) пінгвіни.

2. (1 бал) Явище огинання хвилею перешкод називається:

  • а) інтерференція;
  • б) дифракція;
  • в) резонанс;
  • г) ехолокація.

3. (2 бали) Установіть відповідність між означеннями та назвами фізичних величин, що характеризують хвилю.

  • 1 Максимальне відхилення від положення рівноваги
  • 2 Кількість коливань за одиницю часу
  • 3 Відстань між двома найближчими точками, що коливаються однаково
  • 4 Час одного коливання
  • А Довжина хвилі
  • Б Частота коливань
  • В Період коливань
  • Г Енергія коливань
  • Д Амплітуда коливань

4. (2 бали) Установіть відповідність між видом коливань і тілом, яке здійснює такі коливання.

  • 1 Вільні коливання
  • 2 Вимушені коливання
  • 3 Автоколивання
  • А Биття серця
  • Б Коливання поплавця на поверхні води
  • В Періодична зміна дня і ночі
  • Г Коливання струни гітари

5. (2 бали) Ніжка камертона випромінює ноту «ля» першої октави. Визначте довжину звукової хвилі, якщо швидкість поширення звуку дорівнює 330 м/с.

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

6. (3 бали) На рис. 1 подано поперечну хвилю, що біжить пружним шнуром. Як у даний момент напрямлені швидкість і прискорення руху точок А і В шнура?

Рис. 1

7. (3 бали) За графіком коливань тіла (рис. 2) запишіть рівняння коливань.

Рис. 2

8. (3 бали) Тіло, підвішене на пружині, відхилили на 5 см униз від положення рівноваги та відпустили. Який шлях пройде тіло за 10 с і яким буде його переміщення за цей час, якщо частота коливань — 0,625 Гц?

9. (3 бали) Визначте період коливань маятника (рис. 3), якщо довжина нитки l = 1,6 м.

Рис. 3

10. (4 бали) Рівняння коливань тягарця на пружині має вигляд: x = 0,05cos2пt (м). Визначте жорсткість пружини, максимальну швидкість коливань тягарця та потенціальну енергію пружини у фазі π/4, якщо маса тягарця — 200 г.

Звірте ваші відповіді з наведеними наприкінці підручника. Позначте завдання, які ви виконали правильно, визначте суму балів і поділіть її на два. Одержаний результат відповідатиме рівню ваших навчальних досягнень.

Тренувальні тестові завдання з комп’ютерною перевіркою ви знайдете на електронному освітньому ресурсі «Інтерактивне навчання».

Мрії фантастів утілюються в життя

У середині 2017 р. увесь світ жваво обговорював відео, на якому робот уперше в історії виконав сальто. Але як це яскраве видовище пов’язане з поняттями механіки?

По-перше, це красиво! Це технічно й естетично красиве рішення. За мільйони років природа втілила в живих організмах безліч ефектних «технічних рішень», які зараз відтворюють інженери. Так, принцип роботи екскаватора нагадує рух руки людини, планери ширяють у небі подібно до птахів. Виник навіть новий розділ техніки — біоніка, яка використовує ідеї природи для створення нових технічних рішень. Зрозуміло, що людиноподібні роботи — це, мабуть, «найпросунутіший» приклад.

А от «по-друге» стосується механіки безпосередньо. Людина — це досить слабка істота. Навіть треновані люди зазвичай не можуть бігти швидше за 40 км/год і піднімати більше за 250 кг. Із давніх-давен для збільшення своїх можливостей людина застосовувала або тварин (коні, слони, воли тощо), або прості прилади (важіль, колесо та ін.), причому тисячі років переважало саме застосування тварин. Люди подорожували пішки, а щоб прискорити процес — сідали на коня або в карету. Орали також за допомогою тварин.

Ситуація почала змінюватися приблизно 150 років тому. Розвиток механіки дозволив замінити коней потягами й автомобілями. Зверніть увагу на дати: автомобіль уперше став рухатися швидше за гепарда (найшвидша тварина на землі, розвиває швидкість 110-115 км/год) тільки на межі ХІХ і ХХ ст. — трохи більше ніж 100 років тому! Приблизно в той самий час (грудень 1903 р.) подібно до птахів піднявся в небо літак — механічний апарат, важчий за повітря. А найшвидшого птаха (сапсан здатний розвивати швидкість понад 322 км/год) літак «обігнав», досягнувши швидкості 350-400 км/год, тільки в середині 1920-х рр. (а це ж зовсім нещодавно — тоді, можливо, ваші прабабусі та прадідусі ходили до школи!). Звісно, зараз ситуація докорінно змінилася: нікого не дивує подорож пасажирським авіалайнером зі швидкістю понад 800 км/год, а для автомобілів із міркувань безпеки навіть запроваджено обмеження швидкості.

Незважаючи на безумовний прогрес механічних пристроїв, вони здебільшого не можуть працювати без людини. Тож насправді в сучасних механізмах працюють, так би мовити, два складники механіки: створений інженерами власне пристрій і досвід людини, яка керує цим пристроєм та навички якої теж базуються на законах механіки.

Повернімося до сальто робота. Це один із перших прикладів об’єднання дійсно красивого технічного рішення (на знімках робот дуже схожий на людину в скафандрі) і креативного «мозку»: на основі рівнянь механіки інженери «навчили» механізм правильних рухів.

Чекаємо на майбутні досягнення...