ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Drganiaklasa 2 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/2/fizyka/okres-czestotliwosc-i-amplituda/

Fizyka · Drgania · kl. 2

Okres, częstotliwość i amplituda

Huśtawka, wahadło i ciężarek na sprężynie drgają w powtarzalnym rytmie – zobacz, jakimi wielkościami ten rytm opisać i jak odczytać je z wykresu.

ok. 4 min czytania10 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Jak opisać drganie

  • Ruch drgający to ruch tam i z powrotem wokół położenia równowagi: tak drga ciężarek na sprężynie, huśtawka czy struna gitary. Gdy powtarza się w równych odstępach czasu, jest ruchem okresowym.
  • Oznaczenia: x – wychylenie [m], czyli chwilowe odchylenie od położenia równowagi; A – amplituda [m]; T – okres [s]; f – częstotliwość [Hz]; n – liczba drgań; t – czas trwania n drgań [s].
  • Amplituda A to największe wychylenie z położenia równowagi. Okres T to czas jednego pełnego drgania (tam i z powrotem do tego samego stanu ruchu). Częstotliwość f to liczba drgań w ciągu jednej sekundy.
Zapamiętaj

f = 1 przez T, czyli T = 1 przez f. Jeśli n drgań trwa t, to T = t przez n. Jednostka częstotliwości: herc, 1 Hz = 1/s.

2Odczyt z wykresu x(t)

txAT0
Wykres wychylenia x od czasu t: amplituda A to wysokość szczytu nad osią czasu, okres T to odstęp między sąsiednimi szczytami
  • A odczytujesz jako największą wartość x – od osi czasu (położenia równowagi) do szczytu.
  • T odczytujesz jako odstęp w czasie między dwoma kolejnymi szczytami albo dwiema kolejnymi „dolinami”.
  • Przykład. Dane: kolejne szczyty wykresu wypadają w chwilach t1 = 0,1 s i t2 = 0,6 s, a szczyt jest na wysokości 3 cm.
  • Wzór: T = t2 − t1, f = 1 przez T.
  • Obliczenia: T = 0,6 s − 0,1 s = 0,5 s; f = 1 przez 0,5 s = 2 Hz; A = 3 cm = 0,03 m.
  • Odpowiedź: T = 0,5 s, f = 2 Hz (dwa drgania na sekundę), A = 0,03 m.
Uwaga na błąd

„amplituda to odległość od najniższego do najwyższego punktu”

To dwie amplitudy – amplitudę liczy się od położenia równowagi.

Sprawdź, czy rozumiesz

Co to jest amplituda drgań?

3Siła sprężystości

  • Im bardziej rozciągniesz sprężynę, tym mocniej ciągnie ona z powrotem: wartość siły sprężystości jest wprost proporcjonalna do wydłużenia (dwa razy większe wydłużenie – dwa razy większa siła). To ona wywołuje drgania ciężarka.
  • (R) Zapis ze współczynnikiem sprężystości: F = −⁠k · x, gdzie F – siła sprężystości [N]; k – współczynnik sprężystości [N/m]; x – wydłużenie lub skrócenie sprężyny [m]. Minus oznacza, że siła jest skierowana ku położeniu równowagi, przeciwnie do wychylenia.
  • (R) Przykład: k = 50 N/m, x = 0,04 m, więc wartość siły F = k · x = 50 N/m · 0,04 m = 2 N.

✎Ściąga: Okres, częstotliwość i amplituda

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • f = 1 przez T, czyli T = 1 przez f. Jeśli n drgań trwa t, to T = t przez n. Jednostka częstotliwości: herc, 1 Hz = 1/s.
  • Ruch drgający to ruch tam i z powrotem wokół położenia równowagi: tak drga ciężarek na sprężynie, huśtawka czy struna gitary. Gdy powtarza się w równych odstępach czasu, jest ruchem okresowym.
  • Oznaczenia: x – wychylenie [m], czyli chwilowe odchylenie od położenia równowagi; A – amplituda [m]; T – okres [s]; f – częstotliwość [Hz]; n – liczba drgań; t – czas trwania n drgań [s].
  • Amplituda A to największe wychylenie z położenia równowagi. Okres T to czas jednego pełnego drgania (tam i z powrotem do tego samego stanu ruchu). Częstotliwość f to liczba drgań w ciągu jednej sekundy.
  • Przykład. Dane: kolejne szczyty wykresu wypadają w chwilach t1 = 0,1 s i t2 = 0,6 s, a szczyt jest na wysokości 3 cm.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Ciężarek wykonuje 20 pełnych drgań w czasie 10 s. Ile wynosi jego okres?

    1. A2 s
    2. B0,5 s
    3. C20 s
    4. D200 s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 0,5 s – T = t/n = 10 s / 20 = 0,5 s; liczba 2 to częstotliwość w hercach (f = 1/T).

  2. Okres drgań wynosi 0,25 s. Ile wynosi częstotliwość?

    1. A2,5 Hz
    2. B0,4 Hz
    3. C4 Hz
    4. D0,25 Hz
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 4 Hz – f = 1/T = 1/(0,25 s) = 4 Hz, czyli cztery drgania na sekundę.

  3. Co to jest amplituda drgań?

    1. ANajwiększe wychylenie z położenia równowagi
    2. BLiczba drgań w ciągu sekundy
    3. CCzas jednego pełnego drgania
    4. DOdległość między skrajnymi położeniami
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Największe wychylenie z położenia równowagi – Amplitudę liczy się od położenia równowagi do skrajnego położenia, a odległość między skrajnymi położeniami to dwie amplitudy.

  4. Na wykresie x(t) szczyty są na wysokości 3 cm, a doliny na −⁠3 cm. Ile wynosi amplituda?

    1. A3 cm
    2. B0 cm
    3. C1,5 cm
    4. D6 cm
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 3 cm – Amplituda to największe wychylenie od położenia równowagi, czyli 3 cm (6 cm to odległość między skrajnymi położeniami).

  5. Na wykresie x(t) dwa kolejne szczyty wypadają w chwilach 0,2 s i 1,0 s. Ile wynosi częstotliwość drgań?

    1. A5 Hz
    2. B1 Hz
    3. C0,8 Hz
    4. D1,25 Hz
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 1,25 Hz – T = 1,0 s − 0,2 s = 0,8 s, więc f = 1/T = 1/(0,8 s) = 1,25 Hz.

  6. (R) Sprężyna o k = 50 N/m jest rozciągnięta o 4 cm. Ile wynosi wartość siły sprężystości?

    1. A200 N
    2. B12,5 N
    3. C0,08 N
    4. D2 N
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 2 N – Po zamianie 4 cm = 0,04 m: F = 50 N/m · 0,04 m = 2 N; wynik 200 N to podstawienie centymetrów zamiast metrów.

  7. (R) Co oznacza znak minus we wzorze F = −⁠kx?

    1. ASiła maleje w czasie
    2. BSiła jest skierowana ku położeniu równowagi, przeciwnie do wychylenia
    3. CSprężyna jest zawsze skrócona, a nie rozciągnięta
    4. DSiła jest ujemna, więc ciało ją traci
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Siła jest skierowana ku położeniu równowagi, przeciwnie do wychylenia – Minus opisuje zwrot: siła sprężystości zawsze ciągnie ciało z powrotem ku położeniu równowagi.

  8. Jeśli wydłużenie sprężyny wzrośnie dwa razy, to wartość siły sprężystości

    1. Azmaleje dwa razy
    2. Bwzrośnie cztery razy
    3. Cwzrośnie dwa razy
    4. Dnie zmieni się
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: wzrośnie dwa razy – Siła sprężystości jest wprost proporcjonalna do wydłużenia, więc podwojenie wydłużenia podwaja siłę.

Cały dział „Drgania”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 2