EasyKnow

Механические колебания — ЕГЭ по физике 2026

Механические колебания — одна из ключевых тем ЕГЭ по физике.

Задания на эту тему встречаются в части 1 (тестовая) и части 2 (расчётная), и проверяют понимание закономерностей движения тел под действием восстанавливающей силы.

📘 Что такое механические колебания

Механические колебания — это повторяющиеся во времени движения тел около положения равновесия.
Примеры:
  • колебания маятника,
  • пружинного груза,
  • вибрации автомобиля на неровной дороге.

⚙️ Основные физические величины

Величина
Обозначение
Единица (СИ)
Смысл
Период колебаний
T
c
Время одного полного колебания
Частота
v
Гц (1/с)
Число колебаний в секунду
Амплитуда
A
м
Наибольшее отклонение от положения равновесия
Фаза
φ
рад
Характеризует положение и направление движения
Угловая частота
ω
рад/с
Скорость изменения фазы: ω = 2πν = 2π/T

🧩 Формулы механических колебаний

1️⃣ Гармонические колебания:
x = A·sin(ωt + φ₀)
где:
  • x — смещение,
  • A — амплитуда,
  • ω — циклическая частота,
  • φ₀ — начальная фаза.
2️⃣ Связь периода и частоты:
T = 1/ν
3️⃣ Циклическая частота:
ω = 2π/T
4️⃣ Максимальная скорость и ускорение:
vₘₐₓ = ωA
aₘₐₓ = ω²A

⚖️ Пружинный маятник

Период колебаний пружинного маятника:
T = 2π√(m/k)
где k — жёсткость пружины, m — масса тела.
Если масса увеличивается, колебания становятся медленнее:
например, чтобы период вырос в 1,5 раза, массу нужно увеличить в (1,5)² = 2,25 раза.
(Именно такая задача встречается в задании №3 демоверсии ЕГЭ 2026).

🕰 Маятник математический

Период колебаний математического маятника:
T = 2π√(l/g)
где l — длина нити, g = 10 м/с² — ускорение свободного падения.
Зависимость простая:
  • если увеличить длину в 4 раза → период возрастёт в 2 раза;
  • если сократить нить в 9 раз → период уменьшится в 3 раза.

🌊 Затухающие и вынужденные колебания

  • Свободные колебания — происходят только под действием внутренней силы (например, пружина).
  • Затухающие колебания — амплитуда уменьшается со временем из-за сопротивления.
  • Вынужденные колебания — происходят под действием внешней периодической силы.
  • Резонанс — резкое увеличение амплитуды, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой системы.

🔬 Колебания и волны

Колебания, передающиеся от точки к точке в среде, образуют механические волны.
Связь между величинами:
v = λ·ν
где:
  • v — скорость распространения волны,
  • λ — длина волны,
  • ν — частота колебаний.
Пример:
звук — это механическая волна, распространяющаяся в воздухе.

🧠 Пример задания ЕГЭ

Массивный шарик на пружине совершает свободные гармонические колебания вдоль вертикальной оси.
Во сколько раз нужно увеличить массу шарика, чтобы период увеличился в 1,5 раза?
Решение:
T₁ = 2π√(m₁/k)
T₂ = 2π√(m₂/k)
T₂ / T₁ = √(m₂/m₁)
m₂/m₁ = (T₂/T₁)² = (1,5)² = 2,25
Ответ: масса должна увеличиться в 2,25 раза.
📘 Такое задание — №3 в демоверсии ЕГЭ 2026.

🧾 Частые ошибки

🚫 Путают формулы маятников (пружинного и математического).
🚫 Забывают, что период не зависит от амплитуды при малых колебаниях.
🚫 Подставляют массу в граммах, а не в килограммах.
🚫 Не учитывают, что увеличение массы увеличивает период в квадрате.

🎯 Как готовиться к заданиям по колебаниям

✅ Повтори все формулы для T, ν, ω, vₘₐₓ и aₘₐₓ.
✅ Решай задачи на изменение параметров — «во сколько раз увеличится…».
✅ Отрабатывай переход между колебаниями и волнами.
✅ Просматривай реальные задачи с графиками x(t), v(t), a(t).

📗 Итог

Механические колебания — это фундаментальная тема ЕГЭ по физике.
Она объединяет сразу несколько разделов: динамику, кинематику, механику и волновые процессы.
📘 Главное правило easyknow:
«Не учи формулы наизусть — понимай, как они связаны между собой».
Эта статья — лишь фрагмент знаний. На платформе Easyknow вся подготовка становится системой: от большой коллекции материалов по разным предметам до домашних заданий с проверкой. Всё в одном месте, по вашему личному плану.

Переходите на платформу и получите скидку 40% на первый месяц занятий с репетитором. Скидка активируется сразу после регистрации.

🧾 Шпаргалка easyknow

Механические колебания и волны — формулы и задачи

⚙️ 1. Основные величины

Величина
Обозначение
Единицы (СИ)
Формула / значение
Комментарий
Период
T
с
T = 1 / ν
Время одного колебания
Частота
ν
Гц
ν = 1 / T
Количество колебаний в секунду
Амплитуда
А
м
-
Наибольшее отклонение
Циклическая частота
ω
рад/с
ω = 2πν = 2π / T
Скорость изменения фазы
Фаза
φ
рад
φ = ωt + φ₀
Положение в цикле колебаний

🔹 2. Гармонические колебания

Величина
Формула
Комментарий
Смещение
x = A·sin(ωt + φ₀)
Закон изменения координаты
Скорость
v = ωA·cos(ωt + φ₀)
Меняется со временем
Ускорение
a = -ω²A·sin(ωt + φ₀)
Противоположно смещению
Максимальная скорость
vₘₐₓ = ωA
В момент прохождения равновесия
Максимальное ускорение
aₘₐₓ = ω²A
В крайних точках колебания

⚖️ 3. Формулы для маятников

Тип маятника
Формула периода
Параметры
Зависимость
Пружинный
T = 2π√(m / k)
m — масса, k — жёсткость
T ~ √m
Математический
T = 2π√(l / g)
l — длина, g — ускорение свободного падения
T ~ √l
Связь частоты и периода
ν = 1 / T
-
Частота обратно пропорциональна периоду

🌊 4. Волны и колебания среды

Величина
Обозначение
Формула
Комментарий
Длина волны
λ
λ = v / ν
Расстояние между ближайшими гребнями
Скорость волны
v
v = λν
Связь с частотой и длиной волны
Период волны
T
T = 1 / ν
Время одного колебания частицы среды
💡 Звук — это продольная механическая волна, которая не распространяется в вакууме.

🔸 5. Типы механических колебаний

Тип
Пример
Особенности
Свободные
Пружина, маятник
Только внутренняя сила
Затухающие
Маятник с трением
Амплитуда уменьшается
Вынужденные
Колебания от внешней силы
Частота задаётся извне
Резонанс
Колебания моста, звука
Совпадение частот → рост амплитуды

🧠 6. Типовые задачи из ЕГЭ

Тип задания
Формула
Пример
Изменение периода при увеличении массы
T₂ / T₁ = √(m₂ / m₁)
Если масса ↑ в 4 раза, T ↑ в 2 раза
Найти частоту колебаний
ν = 1 / T
При T = 0,5 c → ν = 2 Гц
Найти ω при заданной частоте
ω = 2πν
При ν = 5 Гц → ω = 31,4 рад/с
Определить скорость волны
v = λν
При λ = 2 м и ν = 10 Гц → v = 20 м/с
Найти ускорение в крайних точках
aₘₐₓ = ω²A
При ω = 10 рад/с и A = 0,02 м → a = 2 м/с²

💬 7. Лайфхаки easyknow

✅ Если не указано трение → колебания гармонические.
✅ При увеличении массы — период растёт, при увеличении жёсткости — уменьшается.
✅ В колебаниях v = 0 в крайних точках, a = 0 в равновесии.
✅ В формулах всегда используй СИ (метры, секунды, килограммы).
✅ В графиках x(t), v(t), a(t) — смещение и ускорение имеют противоположные фазы.

📗 Коротко о главном

  • Колебания — это повторяющееся движение тела около положения равновесия.
  • Период T и частота ν связаны как T = 1 / ν.
  • Пружинный маятник: T = 2π√(m/k).
  • Математический маятник: T = 2π√(l/g).
  • Волны описываются формулой v = λν.
2025-11-11 02:28 Физика ЕГЭ