Изучение физики в школе. Обучающие программы.

Выберите, пожалуйста,
интересующую Вас тему:

Введение

Атомная физика

Электромагнетизм

Механика

Теплота и молекулярная физика

Волны

Оптика

Теория относительности

Колебания

Астрономия

>> Колебания

Описание программы skxx-fur

Скачать эту программу 28 Kb

                         Программа skxx-fur.
   Предназначена для  иллюстрации  учителем  объяснения темы "Сложения
колебаний, происходящих вдоль одной прямой".
   Запустив программу  и нажав пробел,  мы видим меню,  содержащее три
пункта. Для сложения произвольных колебаний следует нажать  клавишу  с
цифрой "3". Когда мы введем амплитуду, период и фазу (в градусах) пер-
вого колебания, разделяя их пробелами, на экране появятся его график и
уравнение,  а  также предложение ввести амплитуду,  период и начальную
фазу второго колебания. Теперь мы видим график и уравнение другого ко-
лебания, выполненные  иным цветом.  Для того,  чтобы получить график -
результат сложения обоих колебаний, надо нажать пробел.
   Для выхода из программы нажимаем клавишу "Esc", для продолжения ра-
боты пробел.
   Методические рекомендации:
   Не следует использовать периоды, меньшие 30, особенно при при боль-
ших амплитудах  (больших  40),  а также задавать периоды большие 640 и
амплитуды большие 100.
   Программа позволяет показать,  что при сложении синфазных колебаний
получается гармоническое колебание с той же частотой и  с  амплитудой,
равной сумме амплитуд. В этом случае выгодно использовать период от 80
до 160 (например,  задаем такие колебания:  x1=100 cos(2πt/80) и
x2=70cos(2πt/80) ). В частности, можно видеть, что при равных амплиту-
дах (x1=100 cos(2πt/80) и x2=100 cos(2πt/80) )результирующее колебание
имеет удвоенную амплитуду.
   Далее демонстрируем,  что  если  колебания   противофазны
(x1=100cos(2πt/80) и x2=70 cos(2πt/80+180) ),  то амплитуда суммарного
колебания равна разности амплитуд складываемых колебаний, а при равных
амплитудах (x1=100cos(2πt/80) и x2=70 cos(2πt/80+180) )колебания гасят
друг друга.
   В ходе этих экспериментов, а также складывая произвольные колебания
с одинаковыми периодами,  делаем вывод, что при сложении гармонических
синхронных колебаний  получается гармоническое колебание с той же час-
тотой, у которого амплитуда зависит как от амплитуд складываемых коле-
баний, так и от разности их фаз.
   Если же мы станем складывать гармонические колебания с разными  пе-
риодами, то в результате получим негармонический процесс. С целью про-
демонстрировать это можно задать, например, такие колебания:
             x1=100cos(2πt/640) и x2=25 cos(2πt/160)
   Наблюдение и анализ полученного результата позволяет сделать  вывод
о том, что негармонический процесс есть результат сложения гармоничес-
ких, что гармонические процессы - суть "кирпичики" из которых складыва-
ются все другие процессы, Уместно при этом сообщить ученикам,что общее
утверждение подобного рода сделал знаменитый математик Фурье.
   Программа способна  явление  биений  -  периодическое  увеличение и
уменьшение амплитуды результирующего колебания при сложении  колебаний
с мало отличающимися периодами (частотами).
   Для облегчения работы учителя при демонстрации негармонических про-
цессов и биений в программе предусмотрен их показ в автоматическом ре-
жиме, который не требует ввода параметров колебаний. Достаточно в меню
нажать соответственно клавишу с цифрой "2" или "1".
   Выход из программы производится клавишей "Esc".