MECHANICKÉ KMITÁNÍ 01. Úvod Mgr. Marie Šiková KMITAVÉ A VLNOVÉ JEVY

Anotace Materiál graficky a slovně rozkrývá základní pojmy a vlastnosti mechanického kmitání (kmitavý pohyb, periodické mechanické kmitání, rovnovážná poloha). Materiál musí být doplněn výkladem učitele, ale umožňuje také použití pro samostatnou práci žáků. Autor Konzultant na PC grafiku Mgr. Marie Šiková RNDr. Jan Hrdý, Ph.D. JazykČeština Očekávaný výstup 26–41-M/01 Elektrotechnika M/01 Strojírenství Speciální vzdělávací potřeby- žádné - Klíčová slova Rovnovážná poloha, kmitavý pohyb, mechanické kmitání, periodický kmitavý pohyb Druh učebního materiáluPrezentace Druh interaktivityKombinované Cílová skupinaŽák Stupeň a typ vzděláváníodborné vzdělávání Typická věková skupina let Vazby na ostatní materiályKVJ (kmitavé a vlnové jevy)

01. Úvod (mechanické kmitání) Všude kolem nás, v přírodě i technické praxi, se setkáváme se zvláštním typem pravidelně se opakujících pohybů, pro které je charakteristické, že těleso vykonávající tento druh pohybu se stále nachází v blízkosti určitého pevného bodu zvaného rovnovážná poloha. Takový typ pohybu nazýváme mechanické kmitání nebo kmitavý pohyb tělesa. Jestliže těleso konající kmitavý pohyb prochází rovnovážnou polohou pravidelně, hovoříme o periodickém kmitavém pohybu.

Těleso nazýváme mechanickým oscilátorem, jestliže po počátečním vychýlení z rovnovážné polohy pokračuje dále samostatně v konání periodických kmitavých pohybů po dostatečně dlouhou dobu a bez dalšího vnějšího působení. Úloha: Nakreslete nejdůležitější fáze periodického kmitavého pohybu, který koná ocelový pásek upevněný na jednom konci po vychýlení z rovnovážné polohy. (mezerník)

a)Po maximálním vychýlení konce ocelového pásku se tento ocelový pásek dostane do tzv. amplitudy výchylky: (mezerník) b) Po uvolnění konce ocelového pásku se ocelový pásek vlivem působení sil pružnosti vrací zpět do rovnovážné polohy: (mezerník) + (mezerník)

c) V rovnovážné poloze se však ocelový pásek nezastaví, protože vlivem působení sil setrvačnosti pokračuje dále za rovnovážnou polohu, směrem na druhou stranu, než na kterou byl pásek původně vychýlen.(mezerník) d) Síly pružnosti stále více a více brzdí pohyb ocelového pásku směrem dolů, až se pásek na okamžik úplně zastaví v konečné dolní poloze (opačná amplituda) a ihned se začne působením sil pružnosti vracet zpět do rovnovážné polohy. 2 x (mezerník)

e) Ani tentokráte se ocelový pásek v rovnovážné poloze nezastaví, ale vlivem působení sil setrvačnosti pokračuje dále, tentokráte směrem nahoru. (mezerník) f) Síly pružnosti opět brzdí jeho pohyb vzhůru tak dlouho, dokud se nevrátí do výchozí polohy – do amplitudy výchylky. Celý děj se tak postupně neustále opakuje. 2 x (mezerník)

Nejznámějšími příklady jednoduchých mechanických oscilátorů jsou těleso zavěšené na pružině (pružinový oscilátor) nebo na tenkém vlákně (kyvadlo), na jedné straně upevněný ocelový pásek (nebo pásek z jiného pružného materiálu) nebo kulička v nádobě polokulovitého tvaru apod. Kromě periodických kmitavých pohybů hrají ve fyzice velkou roli také složitější a obecnější periodické děje. Studium jednodušších periodických kmitavých pohybů je potom důležitým východiskem ke studiu některých dalších periodických dějů (hlavně v elektrotechnice a atomové fyzice).

Literatura MECHLOVÁ, Erika a Karel KOŠŤÁL. Výkladový slovník fyziky pro základní vysokoškolský kurz. 1. vyd. Praha: Prometheus, ISBN SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. 4. uprav. vyd. Praha: Prometheus, 2006, 531 s. ISBN LEPIL, Oldřich, Milan BEDNAŘÍK a Radmila HÝBLOVÁ. Fyzika pro střední školy II. 3. vyd. Praha: Prometheus, ISBN LEPIL, Oldřich. Fyzika pro gymnázia: Mechanické kmitání a vlnění. 3. vyd. Praha: Prometheus, ISBN LEPIL, Oldřich. Malý lexikon fyziky. 1. vyd. Praha: Prometheus, ISBN