Betingelser for forekomst av frie svingninger - Kunnskapshypermarked. Oscillasjoner: mekaniske og elektromagnetiske. Frie og tvungne vibrasjoner. Egenskaper Betingelser for eksistensen av mekaniske vibrasjoner
Foredrag. 1. Svingninger. Form på vibrasjoner. Typer vibrasjoner. Klassifisering. Kjennetegn ved den oscillerende prosessen. Forhold for forekomst av mekaniske vibrasjoner. Harmoniske vibrasjoner.
Svingninger- en prosess med å endre tilstandene til et system rundt likevektspunktet som gjentas i en eller annen grad over tid. Oscillerende prosesser er utbredt i natur og teknologi, for eksempel svinging av en klokkependel, elektrisk vekselstrøm, etc. Den fysiske naturen til oscillasjoner kan være forskjellig, derfor skilles mekaniske, elektromagnetiske, etc. oscillasjoner. Imidlertid forskjellige oscillerende prosesser er beskrevet av de samme egenskapene og de samme ligningene. Dette innebærer hensiktsmessigheten av en enhetlig tilnærming til studiet av svingninger av forskjellig fysisk natur.
Vibrasjonsform kan være annerledes.
Oscillasjoner kalles periodiske hvis verdiene av fysiske størrelser som endres i løpet av oscillasjonsprosessen gjentas med jevne mellomrom (fig. 1). (Ellers kalles svingningene aperiodiske). Et viktig spesialtilfelle av harmoniske oscillasjoner er identifisert (fig. 1).
Oscillasjoner som nærmer seg harmoniske kalles kvasi-harmoniske.
Figur 1. Typer vibrasjoner
Svingninger av ulik fysisk natur har mange vanlige mønstre og er nært knyttet til bølger. Den generaliserte teorien om svingninger og bølger studerer disse mønstrene. Den grunnleggende forskjellen fra bølger: under oscillasjoner er det ingen overføring av energi; dette er lokale, "lokale" energitransformasjoner.
Slags nøling. Svingninger varierer Jeg er av natur:
mekanisk(bevegelse, lyd, vibrasjon),
elektromagnetisk(for eksempel vibrasjoner i en oscillerende krets, en hulromsresonator , svingninger i styrken til elektriske og magnetiske felt i radiobølger, synlige lysbølger og andre elektromagnetiske bølger),
elektromekanisk(vibrasjoner av telefonmembranen, piezokvarts eller magnetostriktiv ultralydsender) ;
kjemisk(svingninger i konsentrasjonen av reagerende stoffer under såkalte periodiske kjemiske reaksjoner);
termodynamisk(for eksempel den såkalte syngende flammen, etc. termisk selvsvingninger funnet i akustikk, så vel som i noen typer jetmotorer);
oscillerende prosesser i rommet(av stor interesse for astrofysikk er fluktuasjoner i lysstyrken til Cepheid-stjerner (pulserende variable supergigantiske stjerner som endrer lysstyrke med en amplitude fra 0,5 til 2 størrelser og en periode fra 1 til 50 dager);
Dermed dekker oscillasjoner et stort område av fysiske fenomener og tekniske prosesser.
Klassifisering av vibrasjoner i henhold til arten av interaksjon med omgivelsene :
gratis (eller egen)- dette er oscillasjoner i et system under påvirkning av indre krefter, etter at systemet er brakt ut av likevekt (under reelle forhold blir frie oscillasjoner nesten alltid dempet).
For eksempel vibrasjoner av en last på en fjær, en pendel, en bro, et skip på en bølge, en streng; fluktuasjoner i plasma, tetthet og lufttrykk under forplantningen av elastiske (akustiske) bølger i den.
For at frie oscillasjoner skal være harmoniske, er det nødvendig at det oscillerende systemet er lineært (beskrevet av lineære bevegelsesligninger), og det er ingen energispredning i det (sistnevnte forårsaker dempning).
tvunget- svingninger som oppstår i systemet under påvirkning av ekstern periodisk påvirkning. Med tvangssvingninger kan resonansfenomenet oppstå: en kraftig økning i amplituden til oscillasjonene når den naturlige frekvensen til oscillatoren faller sammen med frekvensen til den ytre påvirkningen.
selvsvingninger- oscillasjoner der systemet har en reserve av potensiell energi som brukes på svingninger (et eksempel på et slikt system er en mekanisk klokke). En karakteristisk forskjell mellom selvsvingninger og frie oscillasjoner er at deres amplitude bestemmes av egenskapene til selve systemet, og ikke av startforholdene.
parametrisk- oscillasjoner som oppstår når en hvilken som helst parameter i svingesystemet endres som følge av ytre påvirkning,
tilfeldig- oscillasjoner der den eksterne eller parametriske belastningen er en tilfeldig prosess,
tilhørende vibrasjoner- frie vibrasjoner gjensidig tilkoblede systemer, bestående av samvirkende enkelt oscillerende systemer. Tilknyttede svingninger har et komplekst utseende på grunn av det faktum at vibrasjoner i ett system påvirker vibrasjoner i et annet gjennom kobling (vanligvis dissipative og ikke-lineære)
oscillasjoner i strukturer med distribuerte parametere(lange linjer, resonatorer),
svingning, som oppstår som et resultat av den termiske bevegelsen av materie.
Betingelser for forekomst av svingninger.
1. For at oscillasjon skal oppstå i et system, er det nødvendig å fjerne det fra sin likevektsposisjon. For eksempel, for en pendel, gir den kinetisk (støt, skyv) eller potensiell (avbøyning av kroppen) energi.
2. Når et legeme fjernes fra en stabil likevektsposisjon, vises en resulterende kraft rettet mot likevektsposisjonen.
Fra et energisynspunkt betyr dette at det oppstår betingelser for en konstant overgang (kinetisk energi til potensiell energi, elektrisk feltenergi til magnetfeltenergi og omvendt.
3. Energitap i systemet på grunn av overgang til andre energityper (ofte termisk energi) er små.
Kjennetegn ved den oscillerende prosessen.
Figur 1 viser en graf over periodiske endringer i funksjonen F(x), som er karakterisert ved følgende parametere:
Amplitude - det maksimale avviket til en svingende mengde fra en eller annen gjennomsnittsverdi for systemet.
Periode - den korteste tidsperioden som eventuelle indikatorer for systemets tilstand gjentas(systemet gjør en fullstendig svingning), T(c).
"Fysisk og matematisk pendel" - Det er vanlig å skille mellom: Presentasjon om emnet: "Pendel". Matematisk pendel. Fremført av Tatyana Yunchenko. Matematisk pendel fysisk pendel. Pendel.
"Sound resonance" - Det samme skjer med to like innstilte strenger. Ved å føre baugen langs den ene strengen vil vi forårsake vibrasjoner på den andre. Etter å ha satt den ene stemmegaffelen i vibrasjon, vil du legge merke til at den andre stemmegaffelen vil lyde av seg selv. Konsept. Utarbeidet av: Velikaya Yulia Kontrollert av: Sergeeva Elena Evgenievna kommunale utdanningsinstitusjon "Secondary School No. 36" 2011.
"Oscillerende bevegelse" - Ekstrem venstre posisjon. Svinge. Eksempler på oscillerende bevegelser. Betingelser for forekomst av svingninger. Amplitudeforskyvning. V=maks a=0 m/s?. Symaskinnål. Oscillerende bevegelse. Balanseposisjon. Tre greiner. V=0 m/s a=maks. Helt til høyre. Bilfjærer. Klokkependel. Funksjon av oscillerende bevegelse.
"Leksjon om mekaniske vibrasjoner" - Typer pendler. Mot en likevektsposisjon. Gratis vibrasjoner. G. Klin, Moskva-regionen 2012. Eksempel: pendel. Typer oscillerende systemer 3. Hovedegenskapen til oscillerende systemer 4. Frie vibrasjoner. Presentasjon for en fysikktime. Fullført av: fysikklærer Lyudmila Antonevna Demashova. 6. Et oscillerende system er et system av kropper som er i stand til å utføre oscillerende bevegelser.
"Pendel svinger" - Cosinus. "Verden vi lever i er overraskende utsatt for svingninger" R. Bishop. Typer vibrasjoner. Grunnleggende egenskaper ved den oscillerende prosessen (bevegelse). Matematiske og vårpendelprøver. 7. En vekt hengt på en fjær ble brakt ut av sin likevektsposisjon og frigjort. Måleenhet (sekunder).
"Fysikk av mekaniske vibrasjoner" - La oss snakke om vibrasjoner ... Parametre for mekaniske vibrasjoner. Viser kroppens maksimale forskyvning fra likevektsposisjonen. Oscillerende systemer. «Det var et lystig ball på slottet, musikerne sang. Periode. Videooppgave. Bazhina G.G. – fysikklærer ved kommunal utdanningsinstitusjon “GYMNASIA nr. 11” i Krasnoyarsk. Brisen i hagen rystet den lette husken» Konstantin Balmont.
Det er totalt 14 presentasjoner i temaet
2. Treghetsmoment og dets beregning
I henhold til definisjonen er treghetsmomentet til et legeme i forhold til en akse lik summen av produktene av massene av partikler med kvadratene av deres avstander til rotasjonsaksen eller
Denne formelen er imidlertid ikke egnet for å beregne treghetsmomentet; siden massen til et fast legeme er fordelt kontinuerlig, bør summen erstattes med en integral. Derfor, for å beregne treghetsmomentet, deles kroppen inn i uendelig små volumer dV med masse dm=dV. Deretter
hvor R er avstanden til elementet dV fra rotasjonsaksen.
Hvis treghetsmomentet I C om aksen som går gjennom massesenteret er kjent, kan man enkelt beregne treghetsmomentet om enhver parallell akse O som passerer i en avstand d fra massesenteret eller
I O = I C + md 2,
Dette forholdet kalles Steiners teorem: treghetsmomentet til et legeme i forhold til en vilkårlig akse er lik summen av treghetsmomentet i forhold til en akse parallelt med det og som går gjennom massesenteret og produktet av kroppsmassen med kvadratet av avstanden mellom aksene.
3. Kinetisk rotasjonsenergi
Kinetisk energi til et stivt legeme som roterer rundt en fast akse
Ved å differensiere formelen med hensyn til tid, får vi loven om endring i den kinetiske energien til et stivt legeme som roterer rundt en fast akse:
–
endringshastigheten for kinetisk energi til rotasjonsbevegelse er lik kraften til kraftmomentet.
dK rotasjon =M Z Z dt=M Z d K K 2 -K 1 =
de. endringen i kinetisk rotasjonsenergi er lik arbeidet utført av dreiemoment.
4. Flat bevegelse
Bevegelsen til et stivt legeme der massesenteret beveger seg i et fast plan, og rotasjonsaksen som går gjennom massesenteret forblir vinkelrett på dette planet kalles flat bevegelse. Denne bevegelsen kan reduseres til en kombinasjon av translasjonsbevegelse og rotasjon rundt fast (fast) akse, siden i C-systemet forblir rotasjonsaksen faktisk stasjonær. Derfor er planbevegelse beskrevet av et forenklet system med to bevegelsesligninger:
Den kinetiske energien til en kropp som utfører planbevegelse vil være:
og endelig
,
siden i dette tilfellet er i " rotasjonshastigheten til det i-te punktet rundt en fast akse.
Svingninger
1. Harmonisk oscillator
Svingninger Generelt kalles bevegelser som gjentar seg over tid.
Hvis disse repetisjonene følger med jevne mellomrom, dvs. x(t+T)=x(t), så kalles svingningene periodisk. Systemet som lager
vibrasjoner kalles oscillator. Svingningene som et system, overlatt til seg selv, lager kalles naturlige, og frekvensen av svingninger i dette tilfellet er naturlig frekvens.
Harmoniske vibrasjoner vibrasjoner som oppstår i henhold til loven kalles synd eller cos. For eksempel,
x(t)=A cos(t+ 0),
hvor x(t) er forskyvningen av partikkelen fra likevektsposisjonen, A er maksimum
offset eller amplitude, t+ 0 -- fase oscillasjoner, 0 -- startfase (ved t=0), 
-- syklisk frekvens, er ganske enkelt oscillasjonsfrekvensen.
Et system som utfører harmoniske svingninger kalles en harmonisk oscillator. Det er viktig at amplituden og frekvensen til harmoniske oscillasjoner er konstante og uavhengige av hverandre.
Betingelser for forekomst av harmoniske svingninger: en partikkel (eller system av partikler) må påvirkes av en kraft eller kraftmoment proporsjonal med forskyvningen av partikkelen fra likevektsposisjonen og
prøver å returnere den til en balanseposisjon. En slik kraft (eller kraftmoment)
kalt kvasi-elastisk; den har formen , der k kalles kvasi-stivhet.
Spesielt kan det ganske enkelt være en elastisk kraft som vibrerer en fjærpendel som oscillerer langs x-aksen. Bevegelsesligningen til en slik pendel har formen:
eller 
,
hvor betegnelsen innføres.
Ved direkte substitusjon er det lett å verifisere det ved å løse ligningen
er en funksjon
x=A cos( 0 t+ 0),
hvor A og 0 -- konstanter, for å finne ut hvilke du må spesifisere to Innledende forhold: posisjon x(0)=x 0 av partikkelen og dens hastighet v x (0)=v 0 ved det innledende (null) tidspunktet.
Denne ligningen er den dynamiske ligningen til enhver
harmoniske vibrasjoner med egenfrekvens 0. For vekten på
periode med oscillasjon av en fjærpendel
.
2. Fysiske og matematiske pendler
Fysisk pendel- er enhver fysisk kropp som presterer
svingninger rundt en akse som ikke går gjennom massesenteret i tyngdefeltet.
For at de naturlige oscillasjonene til systemet skal være harmoniske, er det nødvendig at amplituden til disse svingningene er liten. Det samme gjelder forresten for fjæren: F-kontroll = -kx kun for små deformasjoner av fjæren x.
Svingningsperioden bestemmes av formelen:
.
Legg merke til at det kvasi-elastiske øyeblikket her er tyngdemomentet
M i = - mgd , proporsjonal med vinkelavviket .
Et spesielt tilfelle av en fysisk pendel er matematisk pendel- en spissmasse opphengt på en vektløs ubøyelig tråd med lengden l. Periode små svingninger matematisk pendel
3. Dempede harmoniske svingninger
I en reell situasjon virker dissipative krefter (viskøs friksjon, miljømotstand) alltid på oscillatoren fra omgivelsene.
, som bremser bevegelsen. Bevegelsesligningen har da formen:
.
Betegner og , får vi den dynamiske ligningen for naturlig dempet harmoniske svingninger:
.
Som med udempede oscillasjoner, er dette den generelle formen for ligningen.
Hvis middels motstand ikke er for høy
Funksjon 
representerer en eksponentielt avtagende amplitude av oscillasjoner. Denne reduksjonen i amplitude kalles avslapning(svekkelse) av vibrasjoner, og kalles dempningskoeffisient nøling.
Tid hvor amplituden til oscillasjonene avtar med e=2,71828 ganger,
kalt avslapningstid.
I tillegg til dempningskoeffisienten introduseres en annen egenskap,
kalt logaritmisk dempingsreduksjon-- det er naturlig
logaritme av forholdet mellom amplituder (eller forskyvninger) over en periode:
.
Frekvens av naturlig dempet svingninger
avhenger ikke bare av størrelsen på den kvasi-elastiske kraften og kroppsmassen, men også av
miljømotstand.
4. Tilsetning av harmoniske vibrasjoner
La oss vurdere to tilfeller av slik tillegg.
a) Oscillatoren deltar i to innbyrdes vinkelrett svingninger.
I dette tilfellet virker to kvasi-elastiske krefter langs x- og y-aksene. Deretter
For å finne banen til oscillatoren, bør tiden t ekskluderes fra disse ligningene.
Den enkleste måten å gjøre dette på er hvis flere frekvenser:
Hvor n og m er heltall.
I dette tilfellet vil banen til oscillatoren være noe lukket kurve kalt Lissajous figur.
Eksempel: oscillasjonsfrekvensene i x og y er de samme ( 1 = 2 =), og forskjellen i oscillasjonsfasene 
(For enkelhets skyld setter vi 1 =0).
.
Herfra finner vi: 
-- Lissajous-figuren vil være en ellipse.
b) Oscillatoren svinger en retning.
La det være to slike svingninger for nå; Deretter
hvor og 
-- oscillasjonsfaser.
Det er veldig upraktisk å legge til vibrasjoner analytisk, spesielt når de er det
ikke to, men flere; derfor brukes vanligvis geometrisk vektordiagram metode.
5. Tvangsvibrasjoner
Tvungede vibrasjoner oppstår når du virker på oscillatoren
ytre periodiske kraft som endres i henhold til en harmonisk lov
med frekvens ext: 
.
Dynamisk ligning av tvungne oscillasjoner:
Til stabil oscillasjon løsningen på ligningen er den harmoniske funksjonen:
hvor A er amplituden til tvungne oscillasjoner, og er faseforsinkelsen
fra tvingende kraft.
Amplitude av steady-state tvungne oscillasjoner:
Faseforsinkelse av steady-state tvungne oscillasjoner fra eksterne
drivkraft:
.
\hs Så: steady-state tvangssvingninger oppstår
med en konstant, tidsuavhengig amplitude, dvs. ikke visne bort
til tross for miljøets motstand. Dette forklares med at arbeidet
ytre kraft kommer til
økning i den mekaniske energien til oscillatoren og kompenserer fullstendig
dens reduksjon, som oppstår på grunn av virkningen av den dissipative motstandskraften
6. Resonans
Som man kan se fra formelen, amplituden til tvungne svingninger
Og ext avhenger av frekvensen til den ytre drivkraften ext. Grafen for dette forholdet kalles resonanskurve eller amplitude-frekvensresponsen til oscillatoren.
Verdien av frekvensen til den ytre kraften ved hvilken amplituden til oscillasjonene blir maksimal kalles resonansfrekvens res, og en kraftig økning i amplitude ved in = res -- resonans.
Resonanstilstanden vil være tilstanden til ekstremumet til funksjonen A( ext):
.
Resonansfrekvensen til oscillatoren bestemmes av uttrykket:
.
I dette tilfellet, resonansverdien av amplituden til tvungne oscillasjoner
Mengden som karakteriserer resonansresponsen til systemet kalles kvalitetsfaktor oscillator.
Tvert imot, med en tilstrekkelig stor motstand 
ingen resonans vil bli observert.
Grunnleggende om den spesielle relativitetsteorien. molekylært
>> Betingelser for forekomst av frie svingninger
§ 19 BETINGELSER FOR TILKOMST AV FRI VIBRASJONER
La oss finne ut hvilke egenskaper et system må ha for at frie svingninger skal oppstå i det. Det er mest hensiktsmessig å først vurdere vibrasjonene til en kule trukket på en jevn horisontal stang under påvirkning av den elastiske kraften til en fjær 1.
Hvis du flytter ballen litt fra likevektsposisjonen (fig. 3.3, a) til høyre, vil lengden på fjæren øke med (fig. 3.3, b), og den elastiske kraften fra fjæren vil begynne å virke på ballen. Denne kraften, i henhold til Hookes lov, er proporsjonal med deformasjonen av fjæren og retningen til skummet til venstre. Hvis du slipper ballen, vil den under påvirkning av elastisk kraft begynne å bevege seg med akselerasjon til venstre, og øke hastigheten. I dette tilfellet vil den elastiske kraften avta, siden deformasjonen av fjæren avtar. I det øyeblikket ballen når likevektsposisjonen, blir den elastiske kraften til fjæren lik null. Følgelig, i henhold til Newtons andre lov, vil akselerasjonen til ballen også bli null.
På dette tidspunktet vil hastigheten til ballen nå sin maksimale verdi. Uten å stoppe i likevektsposisjonen vil den fortsette å bevege seg mot venstre ved treghet. Fjæren er komprimert. Som et resultat oppstår en elastisk kraft, rettet mot høyre og hemmer bevegelsen av ballen (fig. 3.3, c). Denne kraften, og derfor akselerasjonen rettet mot høyre, øker i størrelse i direkte proporsjon med modulen for forskyvningen x av ballen i forhold til likevektsposisjonen.
1 Analyse av vibrasjonene til en kule opphengt i en vertikal fjær er noe mer komplisert. I dette tilfellet virker den variable elastiske kraften til fjæren og den konstante tyngdekraften samtidig. Men karakteren av svingningene i begge tilfeller er helt den samme.
Hastigheten vil avta til den, i ytterste venstre posisjon av ballen, blir null. Etter dette vil ballen begynne å akselerere til høyre. Med avtagende forskyvningsmodul x kraft F kontroll synker i absolutt verdi og går i likevektsposisjon igjen til null. Men i dette øyeblikket har ballen allerede oppnådd fart og fortsetter derfor med treghet å bevege seg til høyre. Denne bevegelsen fører til strekking av fjæren og utseendet til en kraft rettet mot venstre. Bevegelsen av ballen bremses ned til den stopper helt i ytterste høyre posisjon, hvoretter hele prosessen gjentas på nytt.
Hvis det ikke var friksjon, ville bevegelsen av ballen aldri opphøre. Friksjon og luftmotstand hindrer imidlertid ballen i å bevege seg. Motstandskraftens retning både når ballen beveger seg til høyre og når den beveger seg mot venstre er alltid motsatt av fartsretningen. Omfanget av svingningene vil gradvis avta til bevegelsen stopper. Med lav friksjon blir demping merkbar først etter at ballen har svingt mye. Hvis du observerer ballens bevegelse over et ikke veldig stort tidsintervall, kan demping av svingninger neglisjeres. I dette tilfellet kan påvirkningen av motstandskraften på spenningen ignoreres.
Hvis motstandskraften er stor, kan dens virkning ikke neglisjeres selv over korte tidsintervaller.
Plasser en kule på en fjær i et glass med en tyktflytende væske, for eksempel glyserin (fig. 3.4). Hvis fjærstivheten er liten, vil ikke kulen som er fjernet fra sin likevektsposisjon oscillere i det hele tatt. Under påvirkning av elastisk kraft vil den ganske enkelt gå tilbake til sin likevektsposisjon (stiplet linje i figur 3.4). På grunn av virkningen av dragkraften vil hastigheten i likevektsposisjonen være praktisk talt null.
For at frie oscillasjoner skal oppstå i et system, må to betingelser være oppfylt. For det første, når man flytter et legeme fra en likevektsposisjon, må det oppstå en kraft i systemet rettet mot likevektsposisjonen og derfor ha en tendens til å returnere kroppen til likevektsposisjonen. Det er akkurat slik en fjær virker i systemet vi vurderte (se fig. 3.3): når ballen beveger seg både til venstre og høyre, rettes den elastiske kraften mot likevektsposisjonen. For det andre bør friksjonen i systemet være ganske lav. Ellers vil vibrasjonene raskt dø ut. Udempede oscillasjoner er kun mulig i fravær av friksjon.
1. Hvilke vibrasjoner kalles gratis!
2. Under hvilke forhold oppstår frie oscillasjoner i systemet?
3. Hvilke svingninger kalles tvungne! Gi eksempler på tvangssvingninger.
Et av de mest interessante emnene i fysikk er svingninger. Studiet av mekanikk er nært forbundet med dem, med hvordan kropper oppfører seg når de blir påvirket av visse krefter. Når vi studerer svingninger, kan vi således observere pendler, se avhengigheten av svingningsamplituden av lengden på tråden som kroppen henger på, av fjærens stivhet og vekten av lasten. Til tross for sin tilsynelatende enkelhet, er ikke dette emnet så lett for alle som vi ønsker. Derfor bestemte vi oss for å samle den mest kjente informasjonen om vibrasjoner, deres typer og egenskaper, og kompilere for deg en kort oppsummering om dette emnet. Kanskje det vil være nyttig for deg.
Definisjon av konseptet
Før vi snakker om begreper som mekaniske, elektromagnetiske, frie, tvungne vibrasjoner, deres natur, egenskaper og typer, forhold for forekomst, er det nødvendig å definere dette konseptet. I fysikk er således en oscillasjon en stadig gjentatt prosess med å endre tilstand rundt ett punkt i rommet. Det enkleste eksemplet er en pendel. Hver gang den svinger, avviker den fra et visst vertikalt punkt, først i den ene retningen, så i den andre. Teorien om svingninger og bølger studerer fenomenet.
Årsaker og betingelser for forekomst
Som ethvert annet fenomen oppstår svingninger bare hvis visse betingelser er oppfylt. Mekaniske tvangsvibrasjoner, som frie, oppstår når følgende betingelser er oppfylt:
1. Tilstedeværelsen av en kraft som fjerner kroppen fra en tilstand av stabil likevekt. For eksempel trykk på en matematisk pendel, hvor bevegelsen begynner.
2. Tilstedeværelsen av minimal friksjonskraft i systemet. Som du vet, bremser friksjon visse fysiske prosesser. Jo større friksjonskraften er, jo mindre sannsynlig er det at vibrasjoner oppstår.
3. En av kreftene må være avhengig av koordinatene. Det vil si at kroppen endrer posisjon i et bestemt koordinatsystem i forhold til et bestemt punkt.
Typer vibrasjoner
Etter å ha forstått hva en oscillasjon er, la oss analysere klassifiseringen deres. Det er to mest kjente klassifiseringer - etter fysisk natur og etter arten av interaksjon med miljøet. Således, i henhold til det første kriteriet, skilles mekaniske og elektromagnetiske vibrasjoner, og i henhold til det andre, frie og tvungne vibrasjoner. Det er også selvsvingninger og dempet svingninger. Men vi vil bare snakke om de fire første typene. La oss se nærmere på hver av dem, finne ut funksjonene deres, og også gi en veldig kort beskrivelse av hovedkarakteristikkene deres.
Mekanisk
Det er med mekaniske vibrasjoner at studiet av vibrasjoner i et skolefysikkkurs starter. Studentene begynner å bli kjent med dem i en slik gren av fysikk som mekanikk. Legg merke til at disse fysiske prosessene skjer i miljøet, og vi kan observere dem med det blotte øye. Med slike svingninger gjør kroppen gjentatte ganger den samme bevegelsen, og passerer en bestemt posisjon i rommet. Eksempler på slike svingninger er de samme pendlene, vibrasjonen av en stemmegaffel eller gitarstreng, bevegelse av blader og grener på et tre, en sving.
Elektromagnetisk
Etter at konseptet med mekaniske vibrasjoner har blitt godt grepet, begynner studiet av elektromagnetiske vibrasjoner, som er mer komplekse i struktur, siden denne typen forekommer i forskjellige elektriske kretser. Under denne prosessen observeres svingninger i elektriske så vel som magnetiske felt. Til tross for at elektromagnetiske oscillasjoner har en litt annen type forekomst, er lovene for dem de samme som for mekaniske. Med elektromagnetiske oscillasjoner kan ikke bare styrken til det elektromagnetiske feltet endres, men også egenskaper som ladning og strømstyrke. Det er også viktig å merke seg at det er frie og tvungne elektromagnetiske oscillasjoner.
Gratis vibrasjoner
Denne typen oscillasjon oppstår under påvirkning av indre krefter når systemet fjernes fra en tilstand av stabil likevekt eller hvile. Frie oscillasjoner er alltid dempet, noe som betyr at deres amplitude og frekvens reduseres over tid. Et slående eksempel på denne typen sving er bevegelsen av en last som er hengt opp på en tråd og svinger fra den ene siden til den andre; en last festet til en fjær, som enten faller ned under påvirkning av tyngdekraften, eller stiger opp under påvirkning av fjæren. Forresten, det er nettopp denne typen svingninger man legger vekt på når man studerer fysikk. Og de fleste problemene er viet til frie vibrasjoner, og ikke tvangsmessige.
Tvunget
Til tross for at denne typen prosesser ikke studeres så detaljert av skolebarn, er det tvangssvingninger som oftest finnes i naturen. Et ganske slående eksempel på dette fysiske fenomenet kan være bevegelse av grener på trær i vindfullt vær. Slike svingninger oppstår alltid under påvirkning av eksterne faktorer og krefter, og de oppstår når som helst.
Oscillasjonsegenskaper
Som enhver annen prosess har oscillasjoner sine egne egenskaper. Det er seks hovedparametre for den oscillerende prosessen: amplitude, periode, frekvens, fase, forskyvning og syklisk frekvens. Naturligvis har hver av dem sine egne betegnelser, så vel som måleenheter. La oss se på dem litt mer detaljert, med fokus på en kort beskrivelse. Samtidig vil vi ikke beskrive formlene som brukes til å beregne denne eller den verdien, for ikke å forvirre leseren.
Partiskhet
Den første av disse er forskyvning. Denne karakteristikken viser kroppens avvik fra likevektspunktet på et gitt tidspunkt. Det måles i meter (m), den allment aksepterte betegnelsen er x.
Oscillasjonsamplitude
Denne verdien indikerer den største forskyvningen av kroppen fra likevektspunktet. I nærvær av udempet oscillasjon er det en konstant verdi. Det måles i meter, den allment aksepterte betegnelsen er x m.
Oscillasjonsperiode
En annen mengde som indikerer tiden det tar å fullføre en komplett svingning. Den generelt aksepterte betegnelsen er T, målt i sekunder (s).
Frekvens
Den siste karakteristikken vi skal snakke om er oscillasjonsfrekvensen. Denne verdien angir antall svingninger i en viss tidsperiode. Den måles i hertz (Hz) og er betegnet som ν.
Typer pendler
Så vi har analysert tvangssvingninger, snakket om frie svingninger, noe som betyr at vi også bør nevne typene pendler som brukes til å lage og studere frie svingninger (under skoleforhold). Her kan vi skille to typer - matematisk og harmonisk (fjær). Den første er en viss kropp suspendert fra en uutvidelig tråd, hvis størrelse er lik l (den viktigste betydelige mengden). Den andre er en vekt festet til en fjær. Her er det viktig å vite massen til lasten (m) og fjærstivheten (k).
konklusjoner
Så vi fant ut at det er mekaniske og elektromagnetiske vibrasjoner, ga dem en kort beskrivelse, beskrev årsakene og betingelsene for forekomsten av disse typene vibrasjoner. Vi sa noen få ord om hovedkarakteristikkene til disse fysiske fenomenene. Vi fant også ut at det er tvungne og frie vibrasjoner. Vi bestemte hvordan de skiller seg fra hverandre. I tillegg sa vi noen ord om pendler som brukes i studiet av mekaniske vibrasjoner. Vi håper denne informasjonen var nyttig for deg.