Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lecture.pdf
Скачиваний:
153
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
2.65 Mб
Скачать

гармонических колебаний. Рассмотрим несколько случаев колебаний. Колебания с одинаковыми частотами. Пусть первое движение описывается

уравнением x1 = a1 cos(ωt + ϕ1 ), а второе x2 = a2 cos(ωt + ϕ2 ). Т.к. оба колебания имеют одинаковую частоту, то результирующее колебание будет иметь

ту же частоту, но свою амплитуду А и начальную фазу θ:

 

x = A cos(ωt ).

(4.1.18)

Для нахождения А и θ используют векторный способ представления колебаний (рис. 4.1.5): при вращении вектора а с угловой скоростью ω его проекции на оси х и y совершают гармонические колебания относительно т. 0. Тогда, как следует из чертежа,

 

A2 =

(a

1

+ a

2

cosδ)2 +

(a

2

sin δ)2 = a2 +a2 + 2a a

2

cosδ,

(4.1.19)

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

1

 

 

 

δ = ϕ2 − ϕ1 . Фаза θ для смещения определяется выражением

 

tg θ =

a1 sin ϕ1 + a2 sin ϕ2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.1.20)

 

 

 

a

1

cosϕ + a

2

cosϕ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колебания с разными частотами.

Если выражения для таких колебаний

x1 = a1 cos ω1t

и

 

x2 = a2 cosω2t ,

где

ω2

 

> ω1 ,

то результирующее смещение

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω +ω

 

 

ω

 

−ω

 

 

 

 

 

x = x1 + x2 =

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

(4.1.21)

 

2 a cos

 

1

2

t cos

2

1

t .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это выражение описывает косинусоидальные колебания со средней часто-

той

ω1 + ω2

 

и модулированной амплитудой

А = 2а, которая изменяется по

закону

2

 

 

 

 

косинуса

 

 

 

 

с

 

частотой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω2 − ω1

<< ω1 + ω2

(рис. 4.1.6). Когда часто-

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ты

ω1

и

 

ω2 почти одинаковы,

то частота

 

 

ωt

ω2 − ω1

 

косинусоидальной

 

модуляции

ам-

 

 

 

Рис. 4.1.6

 

2

плитуды очень мала. Такие колебания называют биениями.

4.1.6. Сложение двух перпендикулярных гармонических колебаний

Найдем результирующую траекторию частицы, совершающую гармониче-

ские колебания с одинаковой частотой вдоль взаимно перпендикулярных осей х и у по закону:

 

x = asin(ωt + ϕ1 ),

 

y = bcos(ωt + ϕ2 ).

 

Для нахождения траектории частицы надо из этих выражений исключить

время. Вычисления дают:

 

 

 

 

 

x2

+

y2

2xy

cos(ϕ

2

− ϕ )= sin2 (ϕ

2

− ϕ ).

(4.1.22)

 

 

 

 

 

a2

 

b2

 

ab

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]