Ev / Vitaminlər/ Salınan hərəkətin qısa xülasəsi. Salınımlar və dalğalar

Salınan hərəkətin qısa xülasəsi. Salınımlar və dalğalar

Buna görə də bu qanunauyğunluqların öyrənilməsi rəqslərin və dalğaların ümumiləşdirilmiş nəzəriyyəsi ilə həyata keçirilir. Dalğalardan əsas fərq: salınımlar zamanı enerjinin ötürülməsi yoxdur;

Təsnifat

Müxtəlif növ salınımların müəyyən edilməsi salınım prosesləri (ossillyatorlar) olan sistemlərin vurğulanan xüsusiyyətlərindən asılıdır.

İstifadə olunan riyazi aparata görə

Qeyri-xətti salınımlar

Tezliyə görə

Beləliklə, dövri salınımlar aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

Məlum olduğu kimi, belə funksiyalara dövri funksiyalar deyilir f (t) (\displaystyle f(t)), bunun üçün müəyyən bir dəyər təyin edə bilərsiniz τ (\displaystyle \tau), Beləliklə f (t + τ) = f (t) (\displaystyle f(t+\tau)=f(t)) saat hər hansı arqument dəyəri t (\displaystyle t). Andronov və b.

Fiziki təbiətə görə

Mexanik(səs, vibrasiya)
Elektromaqnit(işıq, radio dalğaları, termal)
Qarışıq tip- yuxarıda göstərilən birləşmələr

Ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqənin təbiətinə görə

Məcburi- xarici dövri təsirin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslər. Nümunələr: ağaclarda yarpaqlar, əl qaldırıb endirmək. Məcburi salınımlarla rezonans fenomeni baş verə bilər: osilatorun təbii tezliyi xarici təsirin tezliyi ilə üst-üstə düşdükdə salınımların amplitüdünün kəskin artması.
Pulsuz (və ya öz)- bunlar təsir altında olan sistemdəki salınımlardır daxili qüvvələr sistem tarazlıqdan çıxarıldıqdan sonra (at real şərait sərbəst salınımlar həmişə sönür). Sərbəst rəqslərə ən sadə misallar yayına bərkidilmiş ağırlığın və ya ipdə asılmış ağırlığın salınımlarıdır.
Öz-özünə salınımlar- sistemin salınımlara sərf olunan potensial enerji ehtiyatına malik olduğu salınımlar (belə bir sistemə mexaniki saat nümunəsidir). Xarakterik fərq məcburi rəqslərdən öz-özünə salınmalar ondan ibarətdir ki, onların amplitudası ilkin şərtlərlə deyil, sistemin özünün xassələri ilə müəyyən edilir.
Parametrik- xarici təsir nəticəsində salınım sisteminin hər hansı parametri dəyişdikdə baş verən rəqslər.

Seçimlər

Salınma dövrü T (\displaystyle T\,\ !} və tezlik f (\displaystyle f\,\ !}- qarşılıqlı kəmiyyətlər;

T = 1 f (\displaystyle T=(\frac (1)(f))\qquad \,\ !} Və f = 1 T (\displaystyle f=(\frac (1)(T))\,\ !}

Dairəvi və ya dövri proseslərdə “tezlik” xarakteristikasının əvəzinə anlayışdan istifadə olunur dairəvi (dövri) tezlik ω (\displaystyle \omega \,\ !} (rad/s, Hz, s −1), başına salınmaların sayını göstərir 2 π (\displaystyle 2\pi ) zaman vahidləri:

ω = 2 π T = 2 π f (\displaystyle \omeqa =(\frac (2\pi )(T))=2\pi f\,\ !}

Qərəz- bədənin tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxması. Təyinat X, Ölçü vahidi - metr.
Salınma mərhələsi- istənilən vaxt yerdəyişməni təyin edir, yəni salınım sisteminin vəziyyətini təyin edir.

Qısa tarix

Harmonik titrəyişlər 17-ci əsrdən bəri məlumdur.

"Relaksasiya salınımları" termini 1926-cı ildə van der Pol tərəfindən təklif edilmişdir. Belə bir terminin tətbiqi yalnız onunla əsaslandırıldı ki, göstərilən tədqiqatçı bütün belə dalğalanmaların "istirahət vaxtının" mövcudluğu ilə əlaqəli olduğu görünürdü - yəni elmin inkişafının həmin tarixi məqamında görünən bir konsepsiya ilə. ən başa düşülən və geniş yayılmışdır. Yuxarıda sadalanan bir sıra tədqiqatçıların təsvir etdiyi yeni növ salınımların əsas xüsusiyyəti onların xətti olanlardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənməsi idi ki, bu da ilk növbədə məşhur Tomson düsturundan kənarlaşma kimi özünü göstərirdi. Hərtərəfli tarixi araşdırma göstərdi ki, van der Pol 1926-cı ildə kəşf etdiyi “relaksasiya rəqsləri” fiziki hadisəsinin Puankarenin təqdim etdiyi “limit dövrü” riyazi konsepsiyasına uyğun gəldiyini hələ dərk etməyib və bunu yalnız kitabdan sonra başa düşüb. 1929-cu ildə nəşr edilmişdir. A. A. Andronovun nəşrləri.

Xarici tədqiqatçılar belə bir həqiqəti etiraf edirlər ki, sovet alimləri arasında xətti və qeyri-xətti rəqslər haqqında müasir məlumatları ümumiləşdirən ilk kitabı 1937-ci ildə nəşr etdirən L. İ. Mandelstamın tələbələri dünya şöhrəti qazanıblar. Bununla belə, sovet alimləri van der Pol tərəfindən təklif edilən “relaksasiya salınımları” terminini qəbul etmədi. Onlar Blondelin istifadə etdiyi "fasiləsiz hərəkətlər" termininə üstünlük verdilər, xüsusən də bu salınımların yavaş və sürətli rejimlər baxımından təsvir edilməsi nəzərdə tutulduğu üçün. Bu yanaşma yalnız sinqulyar təlaş nəzəriyyəsi kontekstində yetkinləşdi» .

Salınım sistemlərinin əsas növlərinin qısa təsviri

Xətti salınımlar

Salınmaların mühüm növü harmonik rəqslərdir - sinus və ya kosinus qanununa görə baş verən rəqslər. 1822-ci ildə Furye tərəfindən müəyyən edildiyi kimi, hər hansı bir dövri rəqs uyğun funksiyanı genişləndirməklə harmonik rəqslərin cəmi kimi təqdim edilə bilər.

Bu dərsin mövzusu: “Tərəqqi hərəkəti. Pulsuz vibrasiya. Salınım sistemləri". Əvvəlcə öyrənməyə başladığımız yeni bir hərəkət növünü müəyyən edək - salınım hərəkəti. Nümunə olaraq, yay sarkacının salınımlarını nəzərdən keçirək və sərbəst rəqslər anlayışını müəyyən edək. Biz həmçinin salınım sistemlərinin nə olduğunu öyrənəcəyik və salınımların mövcudluğu üçün lazım olan şərtləri müzakirə edəcəyik.

Tərəddüd - bu, istənilən fiziki kəmiyyətin dövri dəyişməsidir: temperaturun dəyişməsi, işıqforun rənginin dəyişməsi və s. (şək. 1).

düyü. 1. Vibrasiya nümunələri

Təbiətdə ən çox rast gəlinən hərəkət növü rəqslərdir. Mexanik hərəkətlə bağlı məsələlərə gəldikdə, bu, mexaniki hərəkətin ən çox yayılmış növüdür. Adətən belə deyirlər: zamanla tamamilə və ya qismən təkrarlanan hərəkət deyilir tərəddüd. Mexanik vibrasiya- bu mexaniki hərəkəti xarakterizə edən fiziki kəmiyyətlərin dövri dəyişməsidir: bədən mövqeyi, sürət, sürətlənmə.

Salınma nümunələri: yelləncəyin salınması, yarpaqların hərəkəti və küləyin təsiri altında ağacların yırğalanması, saatda sarkaç, hərəkət. insan bədəni.

düyü. 2. Salınımların nümunələri

Ən çox yayılmış mexaniki salınım sistemləri:

Yaya bağlanmış çəki - yay sarkacı. Sarkaç deyir ilkin sürət, o, tarazlıqdan çıxarılır. Sarkaç yuxarı və aşağı salınır. Yay sarkaçında salınımları yerinə yetirmək üçün yayların sayı və onların sərtliyi vacibdir.

düyü. 3. Yay sarkacı

Riyazi sarkaç Yerin qravitasiya sahəsində salınan, uzun sap üzərində asılmış sərt cisimdir.

düyü. 4. Riyazi sarkaç

Salınmaların mövcudluğu şərtləri

Bir salınım sisteminin olması. Salınım sistemi rəqslərin mövcud ola biləcəyi bir sistemdir.

düyü. 5. Salınım sistemlərinin nümunələri

Sabit tarazlıq nöqtəsi. Məhz bu nöqtə ətrafında salınımlar baş verir.

düyü. 6. Balans nöqtəsi

Üç növ tarazlıq vəziyyəti var: sabit, qeyri-sabit və laqeyd. Stabil: sistem az xarici təsirlə orijinal vəziyyətinə qayıtmağa meylli olduqda. Sistemdə rəqslərin baş verməsi üçün vacib şərt sabit tarazlığın olmasıdır.

Salınmalara səbəb olan enerji ehtiyatları. Axı, rəqslər öz-özünə baş verə bilməz ki, bu rəqslərin baş verməsi üçün sistemi tarazlıqdan çıxarmalıyıq. Yəni, bu sistemə enerji vermək, beləliklə, vibrasiya enerjisi daha sonra nəzərdən keçirdiyimiz hərəkətə çevrilsin.

düyü. 7 Enerji ehtiyatları

Aşağı sürtünmə qüvvələri. Əgər bu qüvvələr böyükdürsə, onda rəqslərdən söhbət gedə bilməz.

Həll əsas vəzifə vibrasiya zamanı mexanika

Mexanik vibrasiya mexaniki hərəkətin bir növüdür. Mexanikanın əsas vəzifəsi- bu, istənilən vaxt bədənin mövqeyinin müəyyən edilməsidir. Mexanik vibrasiyalardan asılılıq qanununu əldə edək.

Biz tapılmalı olan qanunu təxmin etməyə çalışacağıq, onu riyazi olaraq çıxarmayaq, çünki IX sinfin bilik səviyyəsi ciddi riyazi hesablamalar üçün kifayət deyil. Bu üsul fizikada tez-tez istifadə olunur. Əvvəlcə ədalətli həlli proqnozlaşdırmağa çalışırlar, sonra isə bunu sübut edirlər.

Salınımlar dövri və ya demək olar ki, dövri bir prosesdir. Bu o deməkdir ki, qanun dövri funksiyadır. Riyaziyyatda dövri funksiyalar və ya.

Qanun mexanikanın əsas probleminin həlli olmayacaq, çünki bu, ölçüsüz bir kəmiyyətdir və ölçü vahidləri metrdir. Sinusun qarşısına tarazlıq vəziyyətindən maksimum kənara - amplituda dəyərinə uyğun gələn əmsal əlavə edərək düsturu təkmilləşdirək: . Nəzərə alın ki, zaman vahidləri saniyədir. Bunun nə demək olduğunu düşünün, məsələn? Bu ifadə heç bir məna kəsb etmir. Sinusun altındakı ifadə dərəcə və ya radyanla ölçülməlidir. Bu radyanla ölçülür fiziki kəmiyyət, çünki rəqs fazası tsiklik tezlik və zamanın məhsuludur.

Sərbəst harmonik salınımlar qanunla təsvir edilir:

Bu tənlikdən istifadə edərək istənilən vaxt salınan cismin mövqeyini tapa bilərsiniz.

Enerji və balans

Mexanik vibrasiyaları öyrənərkən tarazlıq vəziyyəti anlayışına xüsusi maraq verilməlidir - zəruri şərt dalğalanmaların olması.

Üç növ tarazlıq vəziyyəti var: sabit, qeyri-sabit və laqeyd.

Şəkil 8-də sferik yivdə yerləşən top göstərilir. Top tarazlıq mövqeyindən çıxarılarsa, ona aşağıdakı qüvvələr təsir edəcəkdir: şaquli olaraq aşağıya yönəldilmiş cazibə qüvvəsi, radius boyunca tangensə perpendikulyar olan dəstək reaksiya qüvvəsi. Bu iki qüvvənin vektor cəmi tarazlıq vəziyyətinə qaytarılan nəticə olacaqdır. Yəni top öz tarazlıq vəziyyətinə qayıtmağa meylli olacaq. Bu tarazlıq mövqeyi adlanır davamlı.

düyü. 8. Sabit tarazlıq

Topu qabarıq sferik yivin üzərinə yerləşdirək və onu tarazlıq mövqeyindən bir qədər kənara aparaq (şək. 9). Cazibə qüvvəsi hələ də şaquli olaraq aşağıya doğru yönəldilir, yerin reaksiya qüvvəsi hələ də tangensə perpendikulyardır. Amma indi nəticə qüvvəsi bədənin başlanğıc vəziyyətinə əks istiqamətə yönəldilir. Top aşağı yuvarlanmağa meylli olacaq. Bu tarazlıq mövqeyi adlanır qeyri-sabit.

düyü. 9. Qeyri-sabit tarazlıq

Şəkil 10-da top üfüqi bir müstəvidədir. Təyyarənin istənilən nöqtəsində iki qüvvənin nəticəsi eyni olacaq. Bu tarazlıq mövqeyi adlanır biganə.

düyü. 10. Different tarazlıq

Sabit və qeyri-sabit tarazlıqda top olduğu mövqe tutmağa meyllidir potensial enerji minimal olacaqdır.

İstənilən mexaniki sistem potensial enerjisinin minimal olduğu bir mövqeni kortəbii tutmağa meyllidir. Məsələn, ayaq üstə durmaqdansa uzanarkən özümüzü daha rahat hiss edirik.

Beləliklə, rəqslərin mövcudluğu şərtini tarazlığın mütləq sabit olması faktı ilə tamamlamaq lazımdır.

Verilmiş sarkac və ya salınım sisteminə enerji verilirsə, bu hərəkət nəticəsində baş verən rəqslər adlanır. pulsuz. Daha ümumi tərif: vibrasiyalar sərbəst adlanır, yalnız sistemin daxili qüvvələrinin təsiri altında baş verir.

Sərbəst vibrasiyalara verilmiş salınım sisteminin, verilmiş sarkacın təbii vibrasiyası da deyilir. Sərbəst salınımlar sönür. Onlar sürtünmə qüvvəsindən gec-tez ölürlər. Bu halda kiçik dəyər olsa da, sıfır deyil. Heç bir əlavə qüvvə bədəni hərəkət etməyə məcbur etmirsə, vibrasiya dayanır.

Sürət və sürətlənmənin zamandan asılılığının tənliyi

Sürət və sürətlənmənin rəqslər zamanı dəyişib-dəyişmədiyini başa düşmək üçün riyazi sarkaca müraciət edək.

Sarkaç tarazlıq mövqeyindən çıxarılır və salınmağa başlayır. IN ekstremal nöqtələr rəqslər, sürət öz istiqamətini dəyişir və tarazlıq nöqtəsində sürət maksimum olur. Sürət dəyişirsə, bədənin sürətlənməsi var. Belə bir hərəkət vahid şəkildə sürətləndiriləcəkmi? Təbii ki, yox, sürət artdıqca (azaldıqca) onun istiqaməti də dəyişir. Bu o deməkdir ki, sürətlənmə də dəyişəcək. Bizim vəzifəmiz sürətin proyeksiyasının və sürətlənmənin proyeksiyasının zamanla dəyişəcəyi qanunları əldə etməkdir.

Koordinat sinus və ya kosinus qanununa uyğun olaraq harmonik qanuna görə zamanla dəyişir. Sürət və sürətlənmənin də harmonik qanuna görə dəyişəcəyini güman etmək məntiqlidir.

Koordinat dəyişikliyi qanunu:

Sürətin proyeksiyasının zamanla dəyişəcəyi qanun:

Bu qanun da harmonikdir, lakin koordinat sinus qanununa görə zamanla dəyişirsə, sürətin proyeksiyası - kosinus qanununa görə. Tarazlıq vəziyyətində koordinat sıfırdır, lakin tarazlıq vəziyyətində sürət maksimumdur. Və əksinə, koordinatın maksimum olduğu yerdə sürət sıfırdır.

Sürətlənmənin proyeksiyasının zamanla dəyişəcəyi qanun:

Mənfi işarəsi yaranır, çünki koordinat artırıldıqda bərpaedici qüvvə əks istiqamətə yönəldilir. Nyutonun ikinci qanununa görə, sürətlənmə nəticə qüvvəsi ilə eyni istiqamətə yönəldilir. Beləliklə, əgər koordinat artarsa, sürətlənmə böyüklükdə artır, lakin əks istiqamətdə və tənlikdə mənfi işarə ilə göstərildiyi kimi əksinə.

İstinadlar

Kikoin A.K. Salınan hərəkət qanunu haqqında // Kvant. - 1983. - No 9. - S. 30-31.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizika: dərslik. 9-cu sinif üçün. orta məktəb - M.: Təhsil, 1992. - 191 s.
Chernoutsan A.I. Harmonik salınımlar - adi və heyrətamiz // Kvant. - 1991. - No 9. - S. 36-38.
Sokoloviç Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: problem həlli nümunələri olan bir məlumat kitabı. - 2-ci nəşr, təftiş. - X.: Vesta: "Ranok" nəşriyyatı, 2005. - 464 s.

"youtube.com" internet portalı ()
İnternet portalı "eduspb.com" ()
"physics.ru" internet portalı ()
“it-physics.org” internet portalı ()

Ev tapşırığı

Sərbəst vibrasiya nədir? Bu cür dalğalanmalara bir neçə nümunə verin.
Sarkacın ipinin uzunluğu 2 m olarsa, sarkacın sərbəst salınımlarının tezliyini hesablayın.
Yayın sərtliyi 50 N/m, yükün kütləsi isə 100 q olarsa, yay sarkacının sərbəst rəqs dövrü neçəyə bərabərdir?

var müxtəlif növlər müəyyən parametrlərlə xarakterizə olunan fizikada titrəmələr. Onların əsas fərqlərinə və müxtəlif amillərə görə təsnifatına baxaq.

Əsas təriflər

Salınma dedikdə, müəyyən vaxt intervallarında hərəkətin əsas xüsusiyyətlərinin eyni qiymətlərə malik olduğu proses başa düşülür.

Dövri rəqslər, əsas kəmiyyətlərin qiymətlərinin müntəzəm fasilələrlə təkrarlandığı dövrlərdir (salınma dövrü).

Salınan proseslərin növləri

Fundamental fizikada mövcud olan əsas rəqs növlərini nəzərdən keçirək.

Sərbəst titrəyişlər ilkin zərbədən sonra xarici dəyişən təsirlərə məruz qalmayan sistemdə baş verənlərdir.

Sərbəst rəqsə misal riyazi sarkaçdır.

Xarici dəyişən qüvvənin təsiri altında bir sistemdə yaranan mexaniki vibrasiya növləri.

Təsnifat xüsusiyyətləri

Fiziki təbiətinə görə salınan hərəkətlərin aşağıdakı növləri fərqləndirilir:

mexaniki;
istilik;
elektromaqnit;
qarışıq.

Ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqə variantına görə

ilə qarşılıqlı təsirinə görə vibrasiya növləri mühit Bir neçə qrup var.

Xarici dövri hərəkətin təsiri altında sistemdə məcburi rəqslər meydana çıxır. Bu növ vibrasiyaya misal olaraq ağaclarda əllərin və yarpaqların hərəkətini nəzərdən keçirək.

Məcburi harmonik salınımlar üçün xarici təsirin və osilatorun tezliyinin bərabər dəyərlərində amplituda kəskin artdığı bir rezonans görünə bilər.

Sistem tarazlıq vəziyyətindən çıxarıldıqdan sonra daxili qüvvələrin təsiri altında olan sistemdə təbii rəqslər. Sərbəst vibrasiyaların ən sadə versiyası, bir ip üzərində dayandırılmış və ya bir yaya əlavə edilmiş bir yükün hərəkətidir.

Öz-özünə salınımlar sistemin salınması üçün istifadə olunan potensial enerjinin müəyyən ehtiyatına malik olduğu növlər adlanır. Fərqli xüsusiyyət Onlar amplitudanın ilkin şərtlərlə deyil, sistemin özünün xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunması faktıdır.

Təsadüfi salınımlar üçün xarici yük təsadüfi bir dəyərə malikdir.

Salınan hərəkətlərin əsas parametrləri

Bütün növ vibrasiyalar ayrıca qeyd edilməli olan müəyyən xüsusiyyətlərə malikdir.

Amplituda tarazlıq vəziyyətindən maksimum sapma, dəyişən kəmiyyətin sapmasıdır və metrlə ölçülür.

Dövr, sistemin xüsusiyyətlərinin təkrarlandığı, saniyələrlə hesablanan bir tam salınma vaxtıdır.

Tezlik vaxt vahidi başına salınanların sayı ilə müəyyən edilir, o, salınma dövrünə tərs mütənasibdir;

Salınma mərhələsi sistemin vəziyyətini xarakterizə edir.

Harmonik vibrasiyaların xüsusiyyətləri

Bu tip rəqslər kosinus və ya sinus qanununa uyğun olaraq baş verir. Furye müəyyən edə bildi ki, istənilən dövri rəqs müəyyən funksiyanı genişləndirməklə harmonik dəyişikliklərin cəmi kimi təqdim edilə bilər.

Nümunə olaraq, bir sarkacın olduğunu düşünə bilərik müəyyən dövr və siklik tezlik.

Bu tip vibrasiyalar necə xarakterizə olunur? Fizika cazibə qüvvəsinin təsiri altında salınan, çəkisiz uzanmayan sap üzərində asılmış maddi nöqtədən ibarət ideallaşdırılmış sistem hesab edir.

Bu növ titrəmələr müəyyən miqdarda enerjiyə malikdirlər, onlar təbiətdə və texnologiyada geniş yayılmışdır;

Uzun müddət davam edən salınım hərəkəti ilə onun kütlə mərkəzinin koordinatı dəyişir və alternativ cərəyanla dövrədə cərəyan və gərginliyin dəyəri dəyişir.

Fiziki təbiətinə görə harmonik rəqslərin müxtəlif növləri var: elektromaqnit, mexaniki və s.

Sarsıntı məcburi vibrasiya kimi çıxış edir nəqliyyat vasitəsi, qeyri-bərabər yolda hərəkət edən.

Məcburi və sərbəst vibrasiya arasındakı əsas fərqlər

Bu tip elektromaqnit vibrasiyaları bir-birindən fərqlənir fiziki xüsusiyyətlər. Ətraf mühitə qarşı müqavimətin və sürtünmə qüvvələrinin olması sərbəst vibrasiyaların sönümlənməsinə səbəb olur. Məcburi salınımlar zamanı enerji itkiləri onun xarici mənbədən əlavə təchizatı ilə kompensasiya edilir.

Yay sarkacının dövrü bədənin kütləsi və yayın sərtliyi ilə əlaqələndirilir. Riyazi sarkaç vəziyyətində bu, ipin uzunluğundan asılıdır.

Məlum bir dövrlə, salınım sisteminin təbii tezliyini hesablamaq mümkündür.

Texnologiyada və təbiətdə dalğalanmalar var müxtəlif mənalar tezlik Məsələn, Sankt-Peterburqdakı İsaak kilsəsində salınan sarkacın tezliyi 0,05 Hz, atomlar üçün isə bir neçə milyon meqahersdir.

Müəyyən bir müddətdən sonra sərbəst rəqslərin sönümlənməsi müşahidə olunur. Buna görə də real təcrübə məcburi vibrasiyalardan istifadə olunur. Onlar müxtəlif vibrasiya maşınlarında tələb olunur. Titrəmə çəkic, boruları, yığınları və digər metal konstruksiyaları yerə sürtmək üçün nəzərdə tutulmuş zərbə-vibrasiya maşınıdır.

Elektromaqnit vibrasiyaları

Vibrasiya növlərini xarakterizə etmək əsas fiziki parametrlərin təhlilini əhatə edir: yük, gərginlik, cərəyan. Elektromaqnit rəqslərini müşahidə etmək üçün istifadə olunan elementar sistem bir salınım dövrəsidir. Bobin və kondansatörün ardıcıl birləşdirilməsi ilə əmələ gəlir.

Dövrə bağlandıqda, kondansatördəki elektrik yükünün və bobindəki cərəyanın dövri dəyişməsi ilə əlaqəli sərbəst elektromaqnit salınımları yaranır.

Onlar sərbəstdirlər, çünki yerinə yetirildikdə heç bir xarici təsir yoxdur, ancaq dövrənin özündə saxlanılan enerji istifadə olunur.

Xarici təsir olmadıqda, müəyyən müddətdən sonra elektromaqnit rəqsinin zəifləməsi müşahidə olunur. Bu fenomenin səbəbi kondansatörün tədricən boşaldılması, həmçinin bobinin həqiqətən malik olduğu müqavimət olacaqdır.

Bu səbəbdən real dövrədə sönümlü salınımlar baş verir. Kondansatörün yükünün azaldılması enerji dəyərinin orijinal dəyəri ilə müqayisədə azalmasına səbəb olur. Tədricən birləşdirici naqillərdə və bobində istilik kimi buraxılacaq, kondansatör tamamilə boşalacaq və elektromaqnit salınımı sona çatacaq.

Elm və texnikada rəqslərin əhəmiyyəti

Müəyyən dərəcədə təkrarlana bilən hər hansı bir hərəkət salınmadır. Məsələn, riyazi sarkaç ilkin şaquli vəziyyətindən hər iki istiqamətdə sistematik bir sapma ilə xarakterizə olunur.

Yay sarkacı üçün bir tam salınma onun başlanğıc mövqedən yuxarı və aşağı hərəkətinə uyğun gəlir.

Kapasitansı və endüktansı olan bir elektrik dövrəsində, kondansatör plitələrində yükün təkrarlanması müşahidə olunur. Salınan hərəkətlərin səbəbi nədir? Sarkaç, cazibə qüvvəsi onu ilkin vəziyyətinə qayıtmağa məcbur etdiyi üçün işləyir. Yay modeli vəziyyətində, oxşar funksiya yayın elastik qüvvəsi ilə həyata keçirilir. Tarazlıq mövqeyindən keçən yük müəyyən bir sürətə malikdir, buna görə də ətalətlə orta vəziyyətdən keçir.

Elektrik vibrasiyaları yüklənmiş bir kondansatörün plitələri arasında mövcud olan potensial fərqlə izah edilə bilər. Tamamilə boşaldıqda belə, cərəyan yox olmur;

IN müasir texnologiya təbiəti, təkrarlanma dərəcəsi, xarakteri, habelə baş vermə "mexanizmi" ilə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənən vibrasiyalardan istifadə olunur.

Mexaniki titrəmələr musiqi alətlərinin simləri, dəniz dalğaları və sarkaç tərəfindən əmələ gəlir. Müxtəlif qarşılıqlı təsirlər aparılarkən reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasının dəyişməsi ilə bağlı kimyəvi dalğalanmalar nəzərə alınır.

Elektromaqnit vibrasiyaları müxtəlif texniki cihazları, məsələn, telefonlar, ultrasəs tibbi cihazları yaratmağa imkan verir.

Sefeidlərin parlaqlığının dəyişməsi astrofizikada xüsusi maraq doğurur, onları müxtəlif ölkələrin alimləri öyrənirlər.

Nəticə

Bütün növ vibrasiyalar çox sayda ilə sıx bağlıdır texniki proseslər Və fiziki hadisələr. Onların çoxu var praktik əhəmiyyəti təyyarə tikintisi, gəmi tikintisi, yaşayış komplekslərinin tikintisi, elektrotexnika, radioelektronika, tibb, fundamental elm sahələrində. Fiziologiyada tipik salınım prosesinə misal olaraq ürək əzələsinin hərəkətini göstərmək olar. Mexanik vibrasiyalar üzvi və qeyri-üzvi kimya, meteorologiya, eləcə də bir çox digər təbiət elmləri sahələrində.

Riyazi sarkacın ilk tədqiqatları XVII əsrdə aparıldı və on doqquzuncu əsrin sonunda elm adamları elektromaqnit salınımlarının təbiətini təyin edə bildilər. rus alim Aleksandr Radio rabitəsinin “atası” sayılan Popov öz təcrübələrini məhz elektromaqnit rəqsləri nəzəriyyəsi, Tomson, Huygens və Reyleigh-in tədqiqatlarının nəticələri əsasında aparmışdır. tapmağı bacardı praktik tətbiq elektromaqnit dalğaları, onlardan radio siqnallarını uzun məsafələrə ötürmək üçün istifadə edin.

Uzun illər akademik P. N. Lebedev dəyişən elektrik sahələrindən istifadə edərək yüksək tezlikli elektromaqnit rəqslərinin istehsalı ilə bağlı təcrübələr aparmışdır. ilə bağlı çoxsaylı təcrübələr sayəsində müxtəlif növlər dalğalanmalarda elm adamları onların optimal istifadə sahələrini tapmağı bacardılar müasir elm və texnologiya.

– bu qeyri-bərabər hərəkətin xüsusi hallarından biridir. Həyatda salınan hərəkətə çoxlu nümunələr var: yelləncək yellənməsi, mikroavtobusun yaylarda yellənməsi və mühərrikdə pistonların hərəkəti... Bu hərəkətlər fərqlidir, lakin ümumi mülkiyyət: Hərəkət hər dəfə bir dəfə təkrarlanır.

Bu vaxt deyilir salınım dövrü.

Salınan hərəkətin ən sadə nümunələrindən birini - yay sarkacını nəzərdən keçirək. Yay sarkacı bir ucunda sabit divara, digər tərəfdən isə daşınan yükə bağlanan yaydır. Sadəlik üçün yükün yalnız yayın oxu boyunca hərəkət edə biləcəyini güman edəcəyik. Bu, real bir fərziyyədir - real elastik mexanizmlərdə yük adətən bələdçi boyunca hərəkət edir.

Sarkaç salınmırsa və ona heç bir qüvvə təsir etmirsə, o, tarazlıq vəziyyətindədir. Onu bu mövqedən uzaqlaşdırsanız və buraxsanız, sarkaç salınmağa başlayacaq - o, tarazlıq nöqtəsini aşacaq. maksimum sürət və ekstremal nöqtələrdə dondurun. Tarazlıq nöqtəsindən son nöqtəyə qədər olan məsafə deyilir amplituda, dövr bu vəziyyətdə eyni ekstremal nöqtəyə səfərlər arasında minimum vaxt olacaq.

Sarkac son nöqtədə olduqda, ona elastik bir qüvvə təsir edərək, sarkacın tarazlıq vəziyyətinə qayıtmasına səbəb olur. Tarazlığa yaxınlaşdıqca azalır, tarazlıq nöqtəsində isə sıfıra bərabər olur. Lakin sarkaç artıq sürət yığıb və tarazlıq nöqtəsini keçir və elastik qüvvə onu yavaşlatmağa başlayır.

Ekstremal nöqtələrdə sarkaç maksimum potensial enerjiyə, tarazlıq nöqtəsində isə maksimum kinetik enerjiyə malikdir.

IN real həyat rəqslər adətən mühitin müqavimətinə görə sönür. Bu zaman amplituda salınmadan salınmaya doğru azalır. Belə salınımlar deyilir solma.

Əgər zəifləmə yoxdursa və salınımlar ilkin enerji ehtiyatı hesabına baş verirsə, o zaman onlara deyilir. sərbəst vibrasiya.

Salınmada iştirak edən və onsuz rəqslərin qeyri-mümkün olacağı cisimlər kollektiv adlanır salınım sistemi. Bizim vəziyyətimizdə salınım sistemi çəki, yay və sabit divardan ibarətdir. Ümumiyyətlə, bir salınım sistemini sərbəst vibrasiyaya qadir olan hər hansı bir cisim qrupu adlandırmaq olar, yəni kənara çıxdıqda sistemi tarazlığa qaytaran qüvvələrin meydana çıxdığı.

Salınımlar təbiətdə və texnologiyada ən çox yayılmış proseslərdən biridir.

Uçuş zamanı həşəratların və quşların qanadları yellənir, hündürmərtəbəli binalar və yüksək gərginlikli naqillər küləyin, sürmə zamanı bulaqlarda yaralı saatın və avtomobilin sarkacının, çayın il boyu səviyyəsinin və temperaturun təsiri ilə yellənir. xəstəlik zamanı insan bədəninin.

Səs hava sıxlığı və təzyiqindəki dalğalanmalardır, radio dalğaları elektrik və maqnit sahələrinin gücündə dövri dəyişikliklərdir, görünən işıq da elektromaqnit titrəmələridir, yalnız bir qədər fərqli dalğa uzunluğu və tezlikləri ilə.

Zəlzələlər - torpağın titrəyişləri, enmələri və axınları - dənizlərin və okeanların səviyyəsinin Ayın cəlb edilməsi nəticəsində yaranan və bəzi ərazilərdə 18 metrə çatan dəyişiklikləri, nəbzlərin döyünməsi - insanın ürək əzələsinin dövri daralması və s.

Oyanıqlıq və yuxu, iş və istirahət, qış və yay... Hətta gündəlik işə gedib evə qayıtmağımız belə, müəyyən fasilələrlə tam və ya təqribən təkrarlanan proseslər kimi şərh edilən salınımlar anlayışına düşür.

Salınımlar mexaniki, elektromaqnit, kimyəvi, termodinamik və digər müxtəlif ola bilər. Bu cür müxtəlifliyə baxmayaraq, onların hamısının ümumi cəhətləri çoxdur və buna görə də eyni tənliklərlə təsvir olunur.

Sərbəst titrəyişlər salınan cismə verilən enerjinin ilkin tədarükü nəticəsində yaranan titrəmələrdir.

Bədənin sərbəst vibrasiyaları yerinə yetirməsi üçün onu tarazlıq vəziyyətindən çıxarmaq lazımdır.

BİLMƏK LAZIMDIR

Fizikanın xüsusi sahəsi - rəqslər nəzəriyyəsi bu hadisələrin qanunauyğunluqlarını öyrənir. Gəmi və təyyarə inşaatçıları, sənaye və nəqliyyat mütəxəssisləri, radiotexnika və akustik avadanlıqların yaradıcıları bunları bilməlidirlər.

Salınımları tədqiq edən ilk alimlər Qalileo Qaliley (1564...1642) və Kristian Huygens (1629...1692) olmuşdur. (Güman edilir ki, Qaliley sarkacın uzunluğu ilə onun hər dəfə yellənməsinə sərf olunan vaxt arasındakı əlaqəni kəşf edib. Bir gün kilsədə o, nəhəng bir çilçıraqın yelləndiyini seyr etdi və onun nəbzini oxuyaraq vaxtı təyin etdi. Sonradan kəşf etdi ki, vaxt sarkacın uzunluğundan asılı olaraq bir dəfə yelləncək lazımdır - sarkaç dörddə üç qısaldılırsa, vaxt yarıya qədər azalır.).
Huygens ilk sarkaçlı saatı icad etdi (1657) və "Pendulu saatlar" monoqrafiyasının ikinci nəşrində (1673) sarkacın hərəkəti ilə bağlı bir sıra problemləri araşdırdı, xüsusən də fiziki bir saatın yellənmə mərkəzini tapdı. sarkaç.

Bir çox alimlər rəqslərin tədqiqinə böyük töhfə verdilər: ingiliscə - U.Tomson (Lord Kelvin) və C.Reyli, rusca - A.S. Popov və P.N. Lebedev və başqaları

Cazibə vektoru qırmızı, reaksiya qüvvəsi mavi, müqavimət qüvvəsi sarı, nəticə qüvvəsi isə tünd qırmızı rəngdə təsvir edilmişdir. Sarkacı dayandırmaq üçün "İdarəetmə" pəncərəsində "Stop" düyməsini basın və ya əsas proqram pəncərəsində siçan düyməsini basın. Hərəkəti davam etdirmək üçün addımları təkrarlayın.

Tarazlıqdan çıxarılan ip sarkacının sonrakı salınımları baş verir
iki vektorun cəmi olan nəticə qüvvəsinin təsiri altında: cazibə qüvvəsi
və elastik qüvvələr.
Bu vəziyyətdə yaranan qüvvə bərpaedici qüvvə adlanır.

PARİS PANTEONUNDA FOUCULT PENDULUM

Jean Fucault nəyi sübut etdi?

Foucault sarkacından Yerin öz oxu ətrafında fırlanmasını nümayiş etdirmək üçün istifadə olunur. Ağır bir top uzun bir kabelə asılır. Bölmələri olan dairəvi platforma üzərində irəli-geri yellənir.
Bir müddət sonra tamaşaçılara sarkacın digər bölmələr üzərində yelləndiyi görünməyə başlayır. Deyəsən sarkaç fırlanıb, amma dönməyib. Yerlə birlikdə dönən dairənin özü idi!

Hər kəs üçün Yerin fırlanması faktı göz qabağındadır, əgər gündüz yerini gecəyə verirsə, yəni 24 saat ərzində planet öz oxu ətrafında tam bir inqilab edir. Yerin fırlanmasını bir çox fiziki təcrübələrlə sübut etmək olar. Bunlardan ən məşhuru Jan Bernard Leon Fuko tərəfindən 1851-ci ildə Paris Panteonunda imperator Napoleonun iştirakı ilə həyata keçirilən təcrübə idi. Binanın günbəzi altında fizik 28 kq ağırlığında metal topu 67 m uzunluğunda polad məftil üzərində asıb. Fərqli xüsusiyyət Bu sarkaç ondan ibarət idi ki, o, bütün istiqamətlərdə sərbəst yellənirdi. Bunun altında 6 m radiuslu bir hasar düzəldildi, içərisinə qum töküldü, səthi sarkacın ucu ilə toxundu. Sarkaç hərəkətə gətirildikdən sonra yelləncək təyyarəsinin döşəməyə nisbətən saat əqrəbi istiqamətində fırlandığı aydın oldu. Bu, hər bir sonrakı yelləncəkdə sarkacın ucunun əvvəlkindən 3 mm daha uzaq bir işarə qoyması ilə nəticələndi. Bu sapma Yerin öz oxu ətrafında fırlanmasını izah edir.

1887-ci ildə Sankt-Peterburqdakı İsaak Katedralində sarkaç prinsipi nümayiş etdirildi. Baxmayaraq ki, bu gün muzey-abidə fondunda saxlandığından onu görmək mümkün deyil. Bu, kafedralın orijinal daxili memarlığını bərpa etmək üçün edildi.

ÖZÜNÜZ FOUCULT PENDULUM MODELİNİ YAZIN

Tabureni alt-üst çevirin və ayaqlarının uclarına (diaqonal olaraq) bir növ lamellər qoyun. Və ortasından kiçik bir çəki (məsələn, qoz) və ya iplik asın. Onu elə salın ki, yelləncək təyyarəsi nəcisin ayaqları arasında keçsin. İndi yavaş-yavaş taburei onun ətrafında çevirin şaquli ox. Sarkacın fərqli bir istiqamətdə yelləndiyini görəcəksiniz. Əslində, yenə də eyni şəkildə yellənir və dəyişiklik bu təcrübədə Yer rolunu oynayan nəcisin özünün fırlanması səbəbindən baş verdi.

TORSİONAL PENDULUM

Bu Maksvell sarkaçıdır, bir sıra maraqlı hərəkət nümunələrini müəyyən etməyə imkan verir möhkəm. Mövzular bir oxa quraşdırılmış diskə əlavə olunur. İpi ox ətrafında bükürsəniz, disk yüksələcək. İndi sarkacı buraxırıq və dövri bir hərəkət etməyə başlayır: disk aşağı düşür, ip açılır. Aşağı nöqtəyə çatdıqdan sonra, disk ətalətlə fırlanmağa davam edir, lakin indi ipi bükür və yuxarı qalxır.

Tipik olaraq, mexaniki bir burulma sarkacından istifadə olunur qol saatı. Balans çarxı yayın təsiri altında bir və ya digər istiqamətdə fırlanır. Onun vahid hərəkətləri saatın dəqiqliyini təmin edir.

ÖZÜNÜZ BURULMA PENDULUM EDİN

Qalın kartondan 6-8 sm diametrli kiçik bir dairə kəsin, dairənin bir tərəfinə açıq bir dəftər, digər tərəfə isə "5" rəqəmi çəkin. Dairənin hər iki tərəfində iynə ilə 4 deşik açın və 2 möhkəm sap daxil edin. Onları bağlayın ki, düyünlərlə atlamasınlar. Bundan sonra, yalnız dairəni 20 - 30 döngə bükmək və ipləri yanlara çəkmək lazımdır. Fırlanma nəticəsində siz “dəftərimdə 5” şəklini görəcəksiniz.
Gözəl?

Merkuri ürək

Kiçik bir damcı - səthi bir dəmir məftillə - iynə ilə toxunan bir civə gölməçəsi, xlorid turşusunun zəif sulu məhlulu ilə doldurulur, burada kalium bixromat duzu hidroklor turşusunda həll olunur məhlul elektrik yükü alır və təmasda olan səthlərin sərhəddində səthi gərginlik azalır. İğnə civə səthi ilə təmasda olduqda, yük azalır və nəticədə səthi gərginlik dəyişir. Bu halda damla daha sferik forma alır. Damlanın yuxarı hissəsi iynənin üzərinə sürünür və sonra cazibə qüvvəsinin təsiri altında ondan tullanır. Xarici olaraq, fenomen titrəyən bir civə təəssüratı yaradır. Bu ilk impuls vibrasiyalara təkan verir, damcı yellənir və “ürək” nəbz etməyə başlayır. Civə "ürək" əbədi hərəkət maşını deyil! Zamanla iynənin uzunluğu azalır və yenidən civə səthi ilə təmasda yerləşdirilməlidir.