4 Úvod do mechanického kmitání
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu PDF.
Mechanická energie tělesa, které je v tíhovém poli Země (tzn. blízko povrchu Země), je
součet jeho
kinetické (pohybové) energie
k
E
tíhové potenciální (polohové) energie
p
E
potenciální energie pružnosti
p
E
Zopakujme si (účelově) pouze některé ze souvislostí mezi stavem tělesa a jeho energií.
Kinetická energie tělesa konajícího translační (posuvný) pohyb souvisí s hmotností tělesa m
a s rychlostí tělesa v takto:
2
2
1
mv
E
k
.
Potenciální tíhová energie tělesa závisí na jeho hmotnosti m a na výšce h nad nějakou
dohodnutou základní rovinou takto:
mgh
Ep
,
kde g 10 m.s
-2 je přibližná velikost tíhového zrychlení. Pro orientační výpočty nám tato
přesnost konstanty bude postačovat. Bližší vysvětlení je v části Práce-energie-výkon.
Pokud těleso není zdeformováno, je jeho potenciální energie pružnosti nulová. Pružně
zdeformovaná pružina o tuhosti k má potenciální energii pružnosti
2
)
(
2
1
l
k
E
p
,
kde
l je délková deformace pružiny (prodloužení nebo zkrácení).
2 Kmitání (kmity, kmitavý pohyb, oscilace)
2.1 Hlavní rysy kmitání
Jde o velmi častý druh pohybu v přírodě i v technice, dá se říci, že kmitání nás provází
po celý život. Kmitavý pohyb konají naše ruce při chůzi, naše hlasivky při řeči a zpěvu.
Kmitat může větev stromu ve větru, kulička zavěšená na niti, kmitají atomy v tuhé látce.
Kmitavý pohyb kyvadla umožnil sestrojení kyvadlových hodin, které sloužily velmi dlouho
pro poměrně přesné měření času. Jak je vidět, kmitání nás provází na každém kroku. Na obr.
7 je jich několik znázorněno: