Физика и естествознание

Вариант 5. Теоретические задания 5
5.1. Колебания свободные, затухающие и незатухающие. Гармонический осциллятор. Механические колебания. Колебания в колебательном контуре. Гармонические колебания, их характеристики и описание. Выведите и поясните формулы для кинетической, потенциальной и полной энергии колебаний при гармонических колебаниях.
5.2. Понятие фазы вещества. Какие фазовые переходы первого рода Вам известны? Объясните суть процесса плавления с позиций МКТ и изобразите процесс на диаграмме. Как зависит температура плавления от давления? Как меняются объем и плотность вещества при плавлении? Что такое «удельная теплота плавления»? По диаграмме состояний воды расскажите, в каком состоянии находятся вещества при заданных параметрах (давление и температура)
Свободные затухающие колебания – колебания, амплитуда которых уменьшается с течение времени, из-за потерь энергии реальной колебательной системой. (например, превращение энергии в теплоту при механических колебаниях). Обычно рассматривают линейные затухающие колебания – идеализированные, реальные колебательные системы, в которых параметры определяющие физические свойства системы, в ходе процесса не изменяются.
Свободные незатухающие колебания -Колебаниями называют такое периодическое движение системы, при котором она многократно, через некоторые промежутки времени, возвращается в одно и то же состояние. Периодичность свойственна не только механическим (движение маятника), но и другим формам движения материи: напряжение электрической сети, удары сердца и т.д. Общими для них являются условия возникновения колебаний.
Гармоническим осциллятором называется система, способная совершать гармонические колебания. В физике модель гармонического осциллятора играет важную роль, особенно при исследовании малых колебаний систем около положения устойчивого равновесия. Примером таких колебаний в квантовой механике являются колебания атомов в твердых телах, молекулах и т.д.
Механические колебания – периодически повторяющееся перемещение материальной точки, при котором она движется по какой-либо траектории поочередно в двух противоположных направлениях относительно положения устойчивого равновесия.
Отличительными признаками колебательного движения являются:
повторяемость движения;
возвратность движения.
Для существования механических колебаний необходимо:
наличие возвращающей силы – силы, стремящейся вернуть тело в положение равновесия (при малых смещениях от положения равновесия);
наличие малого трения в системе.
Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Например, при колебаниях маятника повторяются все углы его отклонения относительно вертикали; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку.