Физика
1.5.1. Гармонические колебания. Амплитуда и фаза колебаний. Кинематическое описание
Амплитуда
Название физической величины: амплитуда гармонически изменяющейся физической величины; амплитудное значение гармонического колебания; максимальное по модулю значение физической величины, изменяющейся по гармоническому закону.
Обозначение физической величины: А – школьное обозначение. Другие обозначения – х0, или обозначение любой другой физической величины, изменяющейся по гармоническому закону. Например, если по гармоническому закону изменяется сила электрического тока, то уравнение записывается так: I(t)=I0sin(ωt+φ0).
Формула связи физических величин: амплитуда – это максимальное значение физической величины, изменяющейся по гармоническому закону. Для гармонического колебания, описанного с помощью функции синуса, физическая величина х принимает амплитудные по модулю значения в следующих случаях:
х (t)= х 0sin(ωt+φ0). х(t0)= х0, или х(tn+nT/2)=А в те моменты времени tn, когда sin(ωtn+φ0)=±1. tn=\(\frac{{\frac{\pi }{2} + \pi n - {\phi _0}}}{\omega }\), где n=0,1,2,3…
Расшифровка формулы или способ измерения: в те моменты времени, когда фаза (ωtn+φ0) принимает значения, равные +πn, где n=0,1,2,3…, а именно
(ωtn+φ0)= \(\frac{\pi }{2}\)+πn (1)
и синус, соответственно, принимает значения, равные sin(ωtn+φ0)=+ 1. Докажем это. Выразим из (1) те значения времени, когда синус по модулю принимает максимальные значения:
tn=\(\frac{{\frac{\pi }{2} + \pi n - {\phi _0}}}{\omega }\), где n=1,2,3…
Теорема доказана.
Вектор или скаляр физическая величина: скаляр положительный, когда n – четное число n=2k , где k =0,1,2,3… И отрицательный, когда n – нечетное число n=2k+1, где k =0,1,2,3…
Размерность физической величины: размерность совпадает с размерностью той физической величины, которая испытывает гармонические колебания.
Другие материалы по данной теме
Видео
7.3. Пружинный маятник
Определение
Фаза колебаний