Починаючи із сьомого класу у школах починають викладати таку тему, як “Механічні коливання”. Починаючи з ОГЕ і закінчуючи ЄДІ, ця тема простежується в багатьох іспитах і вступних випробуваннях. Важливою частиною її є вивчення поняття амплітуди коливань. Тому для початку ознайомимося з тим, що таке амплітуда коливань і як позначається амплітуда коливань у фізиці, адже з часом багато забувається, а саме даної змінної чомусь у багатьох школах приділяють найменше уваги.
Що таке амплітуда коливань?
Амплітуда коливань – це максимально можливе відхилення або зсуву величини в більшу або меншу сторону від положення рівноваги або від середнього значення. Наприклад, для пружинного маятника положення рівноваги – це ґрунтований на пружині вантаж, а коли він починає рухатися, то набуває певну амплітуду, яка визначається розтягуванням або стисканням пружини.
Для математичного ж маятника трохи простіше – максимальне відхилення вантажу від стану спокою – це і є амплітуда коливань.
У той час як амплітуда коливань радіохвиль вважається саме за відхилення від середнього значення.
Тепер перейдемо до того, якою буквою позначається амплітуда коливань.
Позначення
У сьомому класі дітей привчають позначати амплітуду коливань простий літерою “А”. Наприклад: А=4 см, тобто амплітуда дорівнює чотирьом сантиметрам.
Але вже у восьмому класі учні вивчають таке поняття, як механічна робота, і саме вона фізики позначається літерою “А”. Учні починають плутатися у цих значеннях, і до 10-11-у класу не мають чіткого уявлення про те, як позначається амплітуда коливань у фізиці.
У випадку з пружинними і математичними маятниками найкраще записувати амплітуду через максимальні значення. Тобто Хмакс. означає максимальне відхилення від положення рівноваги. Наприклад Хмакс.=10 см, тобто пружина, як варіант, розтягнеться максимум на 10 см. Це і буде амплітудою коливань.
В 11-му класі випускники вивчають електромагнітні коливання. І там зустрічаються коливання заряду, напруги і сили струму. Для того щоб записати амплітуду напруги, прийнято позначати її як максимальне значення. Для заряду та інших величин відповідно.
Як знайти амплітуду коливань?
Зазвичай в задачах на знаходження амплітуди представлений графік, подібний до того, що намальовано на картинці вище. У такому разі амплітудою буде максимальне значення по осі Y. Амплітуда показано червоною рискою.
Наприклад, на даному рисунку зображено графік коливань математичного маятника.
Знаючи, що амплітуда коливань математичного маятника – це максимальне видалення від положення рівноваги, можемо визначити, що максимальне значення Х=0,3 див.
Знайти амплітуду за допомогою обчислень можна наступними способами:
1. Якщо вантаж здійснює гармонійні коливання та задачі відомі шлях, який проходить тіло, і кількість коливань, то амплітуда знаходиться як відношення шляху до кількості коливань, помноженому на 4.
2. Якщо в задачі дано математичний маятник, то при відомих максимальної швидкості та довжині нитки можна знайти амплітуду, яка буде дорівнює добутку максимальної швидкості на квадратний корінь з відношення довжини до прискорення вільного падіння. Ця формула схожа на формулу періоду математичного маятника.
Тільки замість 2п використовується максимальна швидкість.
У рівняннях ж амплітудою є все те, що записано до косинуса, синуса або змінної омеги.
Висновок
У цій статті було сказано про те, як позначається амплітуда коливань і як вона знаходиться. Дана тема є лише малою часткою великого розділу коливальних процесів, але це не знижує її важливості. Адже не розуміючи, що таке амплітуда, неможливо працювати з графіками правильно і вирішувати рівняння.
