Сред "вечните" теми на училищната програма по физикараздел "колебания", може би най-носталгичен - винаги е запомнен с някаква топла тъга. Почти никой поне, помнейки тази тема, не вижда, на първо място, отметка, отметка ... махало - "най-сериозното" устройство от стаята за физика. Вярно е, че лабораторните махала не се "отметват", но винаги се говори за класическия им средновековен вид, люлеещ се, вечния им кърлеж, така че ... "не мислете за секунди надолу". И задачата на тези непретенциозни устройства е да покажат ясно какво представляват - колебания.
Мы познаем мир и убеждаемся, как много значит около нас е толкова просто и безпроблемно действие. Колебанието е махалото на Фуко, а часовникът, електричеството, радиото, телевизията, звукът от високоговорителя и любимият мобилен телефон са цял куп осцилаторни системи. Е, добре, нека си спомним какво се е научило в училище - амплитудата на трептенията, формулите, графиките. Така че, колебанието ... но какво е това?
Всичко, което ни заобикаля, е "материални точки"който по някаква причина не стои неподвижен. В този хаос на различни движения вибрациите са процес, при който материална точка, понякога системата казва, винаги се връща в положение на равновесие, ако многократно се отклонява от нея. В този случай величината на максималното отклонение от равновесната точка се нарича амплитуда на колебанията. Най-доброто средство за демонстриране на механични колебания, разбира се, е старото, любезно махало - товар (топка, диск или пръчка), окачен на низ. Поправете го неподвижно - и тук е състоянието на равновесие. Вземи товара настрана и освободи това, което виждаш? Правилно ще стартира своя "tick-to-do": връщане в равновесно положение, отклоняване от другата страна, след това отново връщане към равновесно положение. Ако махалото не се намесва, тогава той, неспокоен, отново ще се отдръпне ... и така непрекъснато, докато, поради силата на триене, все още не спира.
Така че е обичайно всеки обект да иматеглото, размери и други характеристики, непременно съдържа набор от характеристики, които могат да бъдат еднозначно описват тази "материал точка", така че неговото поведение от взаимодействие с околната среда е предвидима, логично и очевидно. Тези характеристики на махалото са амплитудата на трептенията и периода. Други често използвани параметри - производните на оригинала, те са неразделна част от тях (фаза) или в резултат на допълнителни изчисления (честота).
Следващата стъпка в проучването на очарователния святколебания - най-простият експеримент за определяне на параметрите на обекта ни - махалото. Устройството на махалото е никъде по-проста нишка, топка, точка на окачване. И как да се намери амплитудата на колебания на такова махало? Това е толкова просто, че такова преживяване, както се казва, и в кухнята може да се направи. Всичко е лесно (в определени граници). Първоначалната задача: има окачване, окачено от тавана - метален диск върху конеца. Интересуваме се от размера на отклонението на диска от равновесното положение. Когато махалото е неподвижно, отбелязваме равновесната точка на стената или на хартиения екран, поставен зад нея. Натиснете диска. Махалото ще започне да се колебае и сянката от диска ще "начертае" траекторията на екрана. Преместване на пръчката (можете да молив) на екрана, ние намираме последната точка, когато сянката с колебания в крайната точка затваря показалеца, и да направи белег. Разстоянието от точката на равновесие до марката ще бъде амплитудата на колебанията на махалото. Не е ли трудно? И кой ще се съмнява.
Разбира се, можете да "модернизирате" експериментаелектронни звънци и свирки с фото сензори или да използват един метър разстояние лазер, за да се измери до някои атрактивни знака след десетичната запетая, но нищо не може да промени своята същност - измерване е най-голямото отклонение на махалото от равновесното положение, т.е. амплитудата се измерва. В експеримента, който направихме, е лесно да се открие една "тайна" на махалото - амплитудата му зависи само от началните условия, т.е. всъщност силата на първия импулс, който е счупен равновесие или първоначално енергия съобщава осцилиращ система когато махалото се отклонява от определен ъгъл от неговата равновесна позиция.
