Опыт 5.

«Резонанс маятников».

 Резонанс  — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к частоте собственных колебаний системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.  Наиболее известная большинству людей механическая резонансная система — это обычные качели. Если вы будете подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет увеличиваться, в противном случае движения будут затухать.  Явление резонанса впервые было описано Галилео Галилеем в 1602 г. в работах, посвященных исследованию маятников и музыкальных струн.

 Установка для наблюдения резонанса математических маятников ( рис.1).

Рис.1.

    Если раскачать математический маятник 1, то его колебания будут распространяться через верхнюю перекладину ко второму маятнику. Так как период колебаний маятника 2 будет равен периоду колебаний маятника 1 ( у них одинаковые длины, а следовательно и периоды колебаний), то маятник 2 будет постепенно раскачиваться с увеличивающейся амплитудой.  Такое явление называется механическим резонансом. Вследствие закона сохранения энергии маятник 1 будет останавливаться. Затем колебания маятника 2 через перекладину будут передаваться маятнику 1 и т.д.

 Опыт. Исследование зависимости амплитуды колебаний от длины математических маятников. Резонанс маятников.

На установке ( рис.2) находятся 6 математических маятников. Приведем в колебательное движение маятник 1.

Другие маятники, получая энергию через верхнюю перекладину, тоже начнут колебаться.

Рис.2.

Проблема. У какого маятника амплитуда во время колебаний будет максимальной, а у какого минимальной ?

Ответ. Максимальная амплитуда колебаний будет у маятника 6, так как длина его подвеса такая же, как маятника 1, следовательно, он будет находиться в резонансе с маятником 1,

а минимальная амплитуда колебаний будет у маятника 2,

так как у него длина подвеса будет намного больше, чем у маятника 1.

Резонанс механических и электромагнитных колебаний нашел очень широкое применение в технике.