Mechanické kmitání a vlnění Přeměny energie
Energie Aby mechanický oscilátor začal kmitat, musíme mu na začátku dodat energii – vychýlením z rovnovážné polohy konáme práci, která se přemění do energie oscilátoru Jaké energie má oscilátor? Kdy mají maximum, kdy minimum?
Potenciální energie Při vychylování oscilátoru z rovnovážné polohy se působící síla postupně zvětšuje až na Fm = k.ym Práce odpovídá ploše pod křivkou 𝑊= 1 2 𝑘 𝑦 𝑚 2 V počátečním okamžiku 𝑊= 𝐸 𝑃 = 1 2 𝑘 𝑦 𝑚 2
Mechanická energie Během kmitání platí 𝐸= 𝐸 𝑝 + 𝐸 𝑘 = 1 2 𝑘 𝑦 2 + 1 2 𝑚 𝑣 2 = 1 2 𝑘 𝑦 𝑚 2 = 1 2 𝑚 𝑣 𝑚 2 Celková energie je konstantní a je úměrná druhé mocnině amplitudy výchylky (resp. amplitudy rychlosti)
ZZ mechanické energie Při harmonickém kmitavém pohybu mechanického oscilátoru se periodicky mění jeho potenciální energie v kinetickou a naopak – mechanická energie je konstantní (amplituda taky) Pokud na oscilátor nepůsobí vnější síly, je mechanická energie konstantní Oscilátor kmitá s konstantní amplitudou Takové kmitání označujeme za netlumené
Tlumené kmitání Oscilátory mají vždy odpor prostředí a vnitřní tření, způsobující, že kmitání je tlumené Reálný oscilátor kmitá vždy tlumeně! Způsobí to nejen zmenšování amplitudy ale i zvětšování periody Rychlost útlumu závisí na prostředí
Tlumení Někdy potřebujeme snižovat tlumení, aby oscilátor kmital co nejdéle, jindy naopak chceme zvýšit tlumení – tlumiče Deformační Třecí Kapalinové Olejopneumatické