35 Әож 534. 08 Doi 10. 56525/lzpc8624 «механикалық тербелістер»
Материалдар мен зерттеу әдістері
жүктеу/скачать 0.52 Mb. Pdf көрінісі
|
| Материалдар мен зерттеу әдістері. Механикалық тербелістерді оқып үйрену,
оқушылардың VII сыныпта механикадан алған білімдеріне негізделетіні түсінікті, сондықтан бірініші сабақтарда-ақ механиканың негізгі мәселелерін: Ньютонның екінші заңын, Гук заңын, ауырлық күшін, үйкеліс күшін, векторлық шамаларға амал қолдануды қайталау керек. Бұдан кейін материялық нүктенің шеңбер бойымен қозғалысының кинематикасын және толық механикалық энергияның сақталу заңын пысықтау қажет. Онан соң, математикалық маятниктің тербеліс заңдарына есептер шығарғанда бүкіләлемдік тартылыс заңы, қатты денелердің жылудан ұлғаюы, электростатикалық өрістің зардап тигізетін әсері сияқты мәселелер жөніндегі оқушылардың білімі пайдаланылады [4]. YESSENOV SCIENCE JOURNAL №2 (43)-2022 /// YESSENOV SCIENCE JOURNAL 2022, Vol.43 (2) 37 Ең алдымен серіппеге асулы жүктің және маятниктің тербелістерін көрсете отырып, оқушыларды тербелмелі қозғалыспен таныстырады. Осы екі мысалды таңдап алудың мәнісі пружинадағы жүктің тербелісі мен маятниктің тербелісі гармониялық тербелістердің маңызды екі жағдайының: серпімділік күштерінің әсерінен болған тербелістің және кез- келген тербелмелі жүйенің шағын тербелісінің мысалы болып табылады. Бірінші сабақта негізгі жалпы белгі – тербелмелі қозғалысқа тән тербелуші жүйе күйінің қайталанушылығы ғана айтылады. Расында қайталайтындығын анықтау керек. Механикалық тербелістерді тікелей бақылау координаталардың қайталайтындығын байқауға мүмкіндік береді. Қандай да бір осьтің бойымен дененің тербелмелі қозғалысын схема түрінде кескіндегенде санақ басын дененің орташа қалпымен дәлдестіреді (1 – суретке сәйкес). Cурет 1 - Дененің тербелмелі қозғалысы Егер тербелуші дене (нүкте) бірдей уақыт аралығы өткен сайын кез-келген қалпына ылғи бір бағытта өтіп отырса, ондай тербеліс периодты деп аталады. Тербелістерді қоздыру үшін серіппедегі жүкті не маятникті тепе-теңдік қалпынан шығару керек. Осы денелердің тербелістерін тоқтатпай үнемі қуаттап тұру үшін енді бұдан әрі сырттан әсер ету қажет емес (үйкелісті елемесек). Еркін тербеліс ұғымы оқулыққа осылай енгізілді [5]. Бұл екі мысалдан кейін бірден жалпы тербелмелі жүйе ұғымына көшсе орынды сияқты. Серіппедегі жүк дегеніміз құр ғана дене емес, өзара әсерлесуші денелер (серіппе – жүк) жүйесі, маятник те дәл сол тәрізді (жіп – жүк - Жер). Тербеліс басталғанға дейін осы жүйелердің әрқайсысы орнықты тепе-теңдік қалыпта еді. Орнықты тепе-теңдік күйде тұратын жүйенің қайсысы болса да еркін тербеліске қабілетті, бұл тербелмелі жүйе. Тербелмелі процестерді оқып үйренгенде тербелмелі жүйелердің өзгеру сипатына басты назар аударылады. Еркін тербелістердің пайда болу механизмі серіппедегі жүктің қозғалыс динамикасын қарастыруда анықталады. Содан кейін математикалық маятник ұғымы енгізіледі де, оған да әлгіндегідей талқылаулар қайталанады. Маятник түскен күштерді тең әсерлі күші едәуір күрделі түрде өзгеретіндігін ескертейік. Бірақ оның маятник сызатын доғаға жанама болып бағытталған құраушысы кез-келген нүктеде сол бағыттағы ауырлық күшінің Ga құраушысымен дәл келеді (2 – суретке сәйкес). Cурет 2 - Маятник YESSENOV SCIENCE JOURNAL №2 (43)-2022 /// YESSENOV SCIENCE JOURNAL 2022, Vol.43 (2) 38 Сондықтан математикалық маятниктің еркін тербелістер процесін тек қана ауырлық күшінің құраушысымен байланыстыруға болады. Серпімді тербелістер динамикасын ең алғаш түсіндіруге формула қажет емес, өйткені серпімділік күшінің өзгеру сипатын сөзбен сипаттау қиындық келтірмейді, ал бірақ маятник тербелісін түсіндіруде қозғалыс теңдеуін векторлық формада жазған жөн: a m G Т = + осыдан соң осьтегі проекцияларға көшу керек: ma mg = sin Осы теңдеулердің біріншісі доға бойымен болатын қозғалыстың шартын анықтайды. Ал екіншісі кез-келген уақыт мезетіндегі маятниктің жылдамдығы мен координаталарын анықтау үшін негіз болып табылады. Үйкеліс күшінің ролін түсіндіріп алып, еркін тербелістер (жүйені тепе-теңдік күйден шығарса) мүмкін бола алатын шарттарды тұжырымдауға болады: 1) жүйені тепе-теңдік күйге қайтарып тұратын ішкі күштердің бар болуы және 2) үйкелістің аз болуы [6]. жүктеу/скачать 0.52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|