Dom Jedan od naj zanimljive teme u fizici - vibracije. Proučavanje mehanike usko je povezano s njima, s tim kako se tijela ponašaju kad na njih djeluju određene sile. Tako pri proučavanju oscilacija možemo promatrati njihala, vidjeti ovisnost amplitude titranja o duljini niti na kojoj tijelo visi, o krutosti opruge i težini tereta. Unatoč prividnoj jednostavnosti, ovu temu Nije svima lako kao što bi htjeli. Stoga smo odlučili prikupiti najpoznatije informacije o vibracijama, njihovim vrstama i svojstvima te sastaviti za vas kratki sažetak

na ovu temu. Možda će vam biti od koristi.

Definicija pojma Prije nego što govorimo o pojmovima kao što su mehaničke, elektromagnetske, slobodne, prisilne vibracije, o njihovoj prirodi, karakteristikama i vrstama, uvjetima nastanka, potrebno je dati definiciju ovaj koncept

. Dakle, u fizici, oscilacija je neprestano ponavljajući proces promjene stanja oko jedne točke u prostoru. Najjednostavniji primjer je njihalo. Svakim osciliranjem dolazi do odstupanja od određene vertikalne točke, prvo u jednom, a zatim u drugom smjeru. Teorija oscilacija i valova proučava fenomen.

Uzroci i uvjeti nastanka

Kao i svaka druga pojava, oscilacije se javljaju samo ako su ispunjeni određeni uvjeti. Mehaničke prisilne vibracije, poput slobodnih, nastaju kada su ispunjeni sljedeći uvjeti: 1. Prisutnost sile koja uklanja tijelo iz stanja stabilne ravnoteže. Na primjer, guranje matematičko njihalo

, pri čemu počinje kretanje. 2. Prisutnost minimalne sile trenja u sustavu. Kao što znate, trenje usporava određene fizički procesi

. Što je veća sila trenja, manja je vjerojatnost pojave vibracija. 3. Jedna od sila mora ovisiti o koordinatama. Odnosno, tijelo mijenja svoj položaj specifični sustav

koordinate u odnosu na određenu točku.

Vrste vibracija Nakon što smo razumjeli što je oscilacija, analizirajmo njihovu klasifikaciju. Dvije su najpoznatije klasifikacije – prema fizička priroda a po prirodi interakcije sa okruženje . Tako se prema prvom kriteriju razlikuju mehaničke i elektromagnetske vibracije, a prema drugom slobodne i prisilne vibracije. Postoje i samooscilacije,. Ali mi ćemo govoriti samo o prve četiri vrste. Pogledajmo pobliže svaki od njih, saznajmo njihove značajke, a također dajmo vrlo kratak opis njihove glavne karakteristike.

Mehanički

S mehaničkim vibracijama počinje proučavanje vibracija. školski tečaj fizika. Učenici počinju svoje upoznavanje s njima u takvoj grani fizike kao što je mehanika. Imajte na umu da se ti fizički procesi odvijaju u okolišu i možemo ih promatrati golim okom. S takvim oscilacijama tijelo opetovano čini isti pokret, prolazeći određeni položaj u prostoru. Primjeri takvih oscilacija su ista njihala, vibracija vilice ili žice gitare, kretanje lišća i grana na drvetu, ljuljačka.

Elektromagnetski

Nakon što je koncept mehaničkih vibracija čvrsto shvaćen, počinje proučavanje elektromagnetskih vibracija, koje su složenije strukture, jer ovaj tip teče u raznim električnim krugovima. Tijekom ovog procesa opažaju se oscilacije iu električnom magnetska polja. Unatoč činjenici da elektromagnetske oscilacije imaju nešto drugačiju prirodu pojave, zakoni za njih su isti kao i za mehaničke. S elektromagnetskim oscilacijama ne može se promijeniti samo napetost elektromagnetsko polje, ali i takve karakteristike kao što su naboj i jakost struje. Također je važno napomenuti da postoje slobodne i prisilne elektromagnetske oscilacije.

Slobodne vibracije

Ova vrsta vibracija javlja se pod utjecajem unutarnje sile kada je sustav uklonjen iz stanja stabilne ravnoteže ili mirovanja. Slobodne oscilacije su uvijek prigušene, što znači da njihova amplituda i frekvencija opadaju tijekom vremena. Upečatljiv primjer ove vrste ljuljačke je kretanje tereta obješenog na nit i oscilira s jedne strane na drugu; teret pričvršćen na oprugu, koji ili pada pod utjecajem gravitacije ili se podiže pod djelovanjem opruge. Inače, upravo se na takve oscilacije obraća pozornost pri proučavanju fizike. I većina problema je posvećena slobodnim vibracijama, a ne prisilnim.

Prisilno

Unatoč činjenici da ovakav proces školarci ne proučavaju tako detaljno, u prirodi se najčešće nalaze prisilne oscilacije. Dovoljno svijetli primjer Ovaj fizički fenomen može biti pomicanje grana na drveću po vjetrovitom vremenu. Takve se fluktuacije uvijek javljaju pod utjecajem vanjski faktori i snagu, a oni nastaju u svakom trenutku.

Oscilacijske karakteristike

Kao i svaki drugi proces, oscilacije imaju svoje karakteristike. Postoji šest glavnih parametara oscilatornog procesa: amplituda, period, frekvencija, faza, pomak i ciklička frekvencija. Naravno, svaki od njih ima svoje oznake, kao i mjerne jedinice. Pogledajmo ih malo detaljnije, usredotočujući se na kratak opis. Istodobno, nećemo opisivati ​​formule koje se koriste za izračunavanje ove ili one vrijednosti, kako ne bismo zbunili čitatelja.

Pristranost

Prvi od njih je pomak. Ova karakteristika prikazuje otklon tijela od ravnotežne točke na u trenutku vrijeme. Mjeri se u metrima (m), općeprihvaćena oznaka je x.

Amplituda oscilacija

Ova vrijednost označava najveći pomak tijela od točke ravnoteže. U prisustvu neprigušenog titranja, to je konstantna vrijednost. Mjeri se u metrima, općeprihvaćena oznaka je x m.

Period oscilacije

Još jedna veličina koja označava vrijeme potrebno da se završi jedna potpuna oscilacija. Općeprihvaćena oznaka je T, mjereno u sekundama (s).

Frekvencija

Posljednja karakteristika o kojoj ćemo govoriti je frekvencija osciliranja. Ova vrijednost označava broj oscilacija u određenom vremenskom razdoblju. Mjeri se u hercima (Hz) i označava se kao ν.

Vrste njihala

Dakle, analizirali smo prisilne oscilacije, govorili o slobodnim, što znači da treba spomenuti i vrste njihala koja se koriste za stvaranje i proučavanje slobodnih vibracija(V školski uvjeti). Ovdje se mogu razlikovati dvije vrste - matematička i harmonijska (opruga). Prvo je određeno tijelo obješeno o neprotezljivu nit, čija je veličina jednaka l (glavna značajna veličina). Drugi je uteg pričvršćen na oprugu. Ovdje je važno znati masu tereta (m) i krutost opruge (k).

Zaključci

Dakle, shvatili smo da postoje mehaničke i elektromagnetske vibracije, dali smo ih kratak opis, opisao je uzroke i uvjete za pojavu ovih vrsta vibracija. Rekli smo nekoliko riječi o glavnim karakteristikama podataka fizičke pojave. Također smo ustanovili da postoje prisilne i slobodne vibracije. Utvrdili smo po čemu se međusobno razlikuju. Osim toga, rekli smo nekoliko riječi o njihalima koji se koriste u proučavanju mehaničkih vibracija. nadamo se ove informacije bilo vam korisno.

postoje različite vrste vibracije u fizici, karakterizirane određenim parametrima. Pogledajmo njihove glavne razlike i klasifikaciju prema različitim čimbenicima.

Osnovne definicije

Oscilacija je proces u kojemu u pravilnim vremenskim intervalima glavne karakteristike gibanja imaju iste vrijednosti.

Periodične oscilacije su one kod kojih se vrijednosti osnovnih veličina ponavljaju u pravilnim vremenskim razmacima (period oscilacije).

Vrste oscilatornih procesa

Razmotrimo glavne vrste oscilacija koje postoje u fundamentalnoj fizici.

Slobodne vibracije su one koje se javljaju u sustavu koji nije podložan vanjskim promjenjivim utjecajima nakon početnog udara.

Primjer slobodnog titranja je matematičko njihalo.

One vrste mehaničkih vibracija koje nastaju u sustavu pod utjecajem vanjske promjenjive sile.

Klasifikacijske značajke

Prema svojoj fizičkoj prirodi razlikuju se sljedeće vrste oscilatorna kretanja:

• mehanički;
• toplinski;
• elektromagnetski;
• mješoviti.

Prema opciji interakcije s okolinom

Vrste fluktuacija u interakciji s okolinom dijele se u nekoliko skupina.

Prisilne oscilacije nastaju u sustavu pod djelovanjem vanjskog periodičkog djelovanja. Kao primjere ove vrste vibracija, razmotrite kretanje ruku i lišća na drveću.

Za prisilne harmonijske oscilacije može se pojaviti rezonancija, u kojoj, na jednake vrijednosti frekvencija vanjskog utjecaja i oscilator s naglim porastom amplitude.

Vlastita oscilacija u sustavu pod utjecajem unutarnjih sila nakon što je on izašao iz ravnotežnog stanja. Najjednostavnija verzija slobodnih vibracija je kretanje tereta koji je obješen na nit ili pričvršćen na oprugu.

Samooscilacijama se nazivaju vrste u kojima sustav ima određenu rezervu potencijalne energije koja se koristi za osciliranje. Posebnost Oni su činjenica da amplitudu karakteriziraju svojstva samog sustava, a ne početni uvjeti.

Za slučajne oscilacije vanjsko opterećenje ima slučajnu vrijednost.

Osnovni parametri oscilatornih gibanja

Sve vrste vibracija imaju određene karakteristike koje treba posebno spomenuti.

Amplituda je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja, odstupanje fluktuirajuće veličine, a mjeri se u metrima.

Period je vrijeme jedne potpune oscilacije, kroz koje se karakteristike sustava ponavljaju, izračunato u sekundama.

Frekvencija je određena brojem oscilacija u jedinici vremena; ona je obrnuto proporcionalna periodu oscilacije.

Faza oscilacije karakterizira stanje sustava.

Karakteristike harmonijskih vibracija

Ove vrste oscilacija javljaju se prema zakonu kosinusa ili sinusa. Fourier je uspio ustanoviti da se svaka periodička oscilacija može prikazati kao zbroj harmonijskih promjena širenjem određene funkcije u

Kao primjer možemo uzeti u obzir njihalo koje ima određeno razdoblje i cikličku frekvenciju.

Kako se karakteriziraju ove vrste vibracija? Fizika razmatra idealizirani sustav, koji se sastoji od materijalne točke, koja je obješena na bestežinsku nerastezljivu nit, koja oscilira pod utjecajem gravitacije.

Ove vrste vibracija imaju određenu količinu energije; uobičajene su u prirodi i tehnologiji.

Kod duljeg titrajnog gibanja mijenja se koordinata njegova središta mase, a kod izmjenične struje mijenja se vrijednost struje i napona u krugu.

Postoje različite vrste harmonijskih oscilacija na temelju njihove fizičke prirode: elektromagnetske, mehaničke itd.

Kao prisilne oscilacije pojavljuje se podrhtavanje vozilo, koji se kreće neravnim putem.

Glavne razlike između prisilnih i slobodnih vibracija

Ove vrste elektromagnetskih vibracija razlikuju se po fizičke karakteristike. Prisutnost otpora okoline i sila trenja dovode do prigušivanja slobodnih vibracija. U slučaju prisilnih oscilacija, gubici energije nadoknađuju se njezinim dodatnim dovodom iz vanjski izvor.

Period opružnog njihala povezuje masu tijela i krutost opruge. Kod matematičkog njihala to ovisi o duljini niti.

S poznatim periodom moguće je izračunati vlastitu frekvenciju oscilatornog sustava.

Postoje fluktuacije u tehnologiji i prirodi različita značenja frekvencija Na primjer, njihalo koje oscilira Izakova katedrala u Sankt Peterburgu, ima frekvenciju od 0,05 Hz, a za atome iznosi nekoliko milijuna megaherca.

Nakon određenog vremena uočava se prigušenje slobodnih oscilacija. Zato se u stvarnoj praksi koriste prisilne oscilacije. Oni su traženi u raznim vibracijskim strojevima. Vibracijski čekić je udarno-vibracijski stroj koji je namijenjen za zabijanje cijevi, pilota i drugih metalnih konstrukcija u zemlju.

Elektromagnetske vibracije

Karakteristike vrsta oscilacija uključuju analizu glavnog fizički parametri: naboj, napon, struja. Kao elementarni sustav koji se koristi za promatranje elektromagnetskih oscilacija, on je oscilatorni krug. Nastaje kada serijska veza zavojnica i kondenzator.

Kada je krug zatvoren, u njemu nastaju slobodne elektromagnetske oscilacije povezane s periodičkim promjenama električni naboj na kondenzatoru i struja u zavojnici.

Besplatni su iz razloga što pri njihovom izvođenju nema vanjskog utjecaja, već se koristi samo energija koja je pohranjena u samom krugu.

U nedostatku vanjskog utjecaja, nakon određenog vremena, uočava se slabljenje elektromagnetskih oscilacija. Razlog slična pojava doći će do postupnog pražnjenja kondenzatora, kao i otpora koji zavojnica zapravo ima.

Zbog toga se u stvarnom krugu javljaju prigušene oscilacije. Smanjenje naboja na kondenzatoru dovodi do smanjenja energetske vrijednosti u usporedbi s njegovom izvornom vrijednošću. Postupno će se oslobađati kao toplina na spojnim žicama i zavojnici, kondenzator će se potpuno isprazniti i elektromagnetsko titranje će prestati.

Važnost oscilacija u znanosti i tehnologiji

Svaki pokret koji ima određeni stupanj ponovljivosti je oscilacija. Na primjer, matematičko njihalo karakterizira sustavno odstupanje u oba smjera od svog izvornog okomitog položaja.

Kod opružnog njihala jedan potpuni titraj odgovara njegovom kretanju gore-dolje od početnog položaja.

U električni krug, koji ima kapacitet i induktivitet, opaža se ponavljanje naboja na pločama kondenzatora. Koji je razlog oscilatornim kretanjima? Njihalo funkcionira jer ga gravitacija tjera da se vrati u prvobitni položaj. U slučaju opružnog modela sličnu funkciju obavlja i elastična sila opruge. Prolazeći ravnotežni položaj, teret ima određenu brzinu, stoga se inercijom kreće izvan prosječnog stanja.

Električne vibracije mogu se objasniti razlikom potencijala koja postoji između ploča nabijenog kondenzatora. Čak i kada je potpuno ispražnjen, struja ne nestaje;

U moderna tehnologija koriste se vibracije koje se bitno razlikuju po svojoj prirodi, stupnju ponovljivosti, karakteru, kao i “mehanizmu” nastanka.

Mehaničke vibracije počini nizove glazbeni instrumenti, morski valovi, visak. Kemijske fluktuacije povezane s promjenama koncentracije tvari koje reagiraju uzimaju se u obzir pri izvođenju različitih interakcija.

Elektromagnetske vibracije omogućuju stvaranje različitih tehničkih uređaja, na primjer, telefona, ultrazvučnih medicinskih uređaja.

Fluktuacije u svjetlini cefeida su od posebnog interesa za astrofiziku; znanstvenici iz različitih zemalja ih proučavaju.

Zaključak

Sve vrste vibracija usko su povezane s ogroman iznos tehnički procesi i fizikalne pojave. Ima ih jako puno praktični značaj u zrakoplovogradnji, brodogradnji, izgradnji stambenih kompleksa, elektrotehnici, radioelektronici, medicini, temeljna znanost. Primjer tipičnog oscilatornog procesa u fiziologiji je kretanje srčanog mišića. Mehaničke vibracije javljaju se u organskim i anorganska kemija, meteorologiji, kao iu mnogim drugim područjima prirodnih znanosti.

Prva istraživanja matematičkog njihala provedena su u sedamnaestom stoljeću, a do kraja devetnaestog stoljeća znanstvenici su uspjeli utvrditi prirodu elektromagnetskih oscilacija. ruski znanstvenik Alexander Popov, koji se smatra “ocem” radiokomunikacija, svoje je eksperimente izvodio upravo na temelju teorije elektromagnetskih oscilacija, rezultata istraživanja Thomsona, Huygensa i Rayleigha. Uspio je pronaći praktična primjena elektromagnetske valove, koristite ih za prijenos radio signala na velike udaljenosti.

Akademik P. N. Lebedev godinama je provodio eksperimente vezane uz proizvodnju elektromagnetskih oscilacija visoka frekvencija pomoću izmjeničnih električnih polja. Zahvaljujući brojnim eksperimentima vezanim uz razne vrste fluktuacije, znanstvenici su uspjeli pronaći područja njihove optimalne upotrebe moderna znanost i tehnologije.

Periodične oscilacije

"...periodičke oscilacije su titraji kod kojih se svaka vrijednost oscilirajuće veličine ponavlja nakon jednakim intervalima vrijeme..."

Izvor:

"GOST 24346-80 (ST SEV 1926-79). Država SSSR. . Termini i definicije"

(odobren i stavljen na snagu Dekretom državnog standarda SSSR-a od 31. srpnja 1980. N 3942)

Službena terminologija.

Akademik.ru.

2012. Pogledajte što su "periodične oscilacije" u drugim rječnicima: periodične oscilacije (vibracije)- Oscilacije (vibracije), kod kojih se svaka vrijednost oscilirajuće veličine (koja karakterizira vibraciju) ponavlja u jednakim vremenskim intervalima. Objašnjenja Izrazi i definicije za povezane pojmove koji se razlikuju samo

odvojenim riječima, kombinirano,..... OSCILACIJE- kretanja ili procesi koji imaju različite stupnjeve ponovljivosti tijekom vremena. K. karakteristični su za sve prirodne pojave: zračenje zvijezda pulsira, a unutar njih se događaju ciklički događaji. ja reakcije; S Fizička enciklopedija

STOLJEĆNE OSCILACIJE- periodične i dugoperiodične oscilacije: ekv. m., kopno (kao rezultat epeirogenih kretanja), klima, ur. jezera, krajevi ledenjaka. Termin je zastario, jer periodične fluktuacije u intenzitetu manifestacije određenih procesa mogu biti... ... Geološka enciklopedija

periodične oscilacije- Mehaničke vibracije, u kojima stanje mehanički sustav ponavlja u redovitim intervalima. [Zbirka preporučenih pojmova. Izdanje 106. Mehaničke vibracije. Akademija znanosti SSSR-a. Odbor za znanstveno i tehničko nazivlje. 1987 ... Vodič za tehničke prevoditelje

KLIMATSKE FLUKTUACIJE- postavljaju se kao periodički s različitim. ritmovi vibracija. U osnovi su sinkroni, jer se mogu pratiti na velikim prostorima, samo mjestimično odstupajući, ovisno kako o općim (geografskim i sl.), tako i o lokalnim (posebnosti geoloških ... Geološka enciklopedija

PERIODIČNE FLUKTUACIJE RAZINE MORA- 1. Kolebanja razine. m. u obliku oseke i oseke. 2. Sezonska smanjenja i povećanja razine. m., kao i godišnje, višegodišnje i sekularne, određene klimatskim razlozima. Amplituda sezonske fluktuacije ne prelazi 28 cm u unutarnjim morima... ... Geološka enciklopedija

Periodične oscilacije (vibracije)- – oscilacije (vibracije), kod kojih se svaka vrijednost oscilirajuće veličine (koja karakterizira vibraciju) ponavlja u jednakim vremenskim intervalima. [GOST 24346 80] Naslov pojma: Vrste vibracija Naslovi enciklopedije: Abrazivna oprema,... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Periodične fluktuacije razine- promjene vodostaja ovisno o plimnim pojavama, oborinama, promjenama atmosferski tlak i smjer vjetrova u tom području. Učestalost promjena, u pravilu, je poludnevna, sezonska, godišnja.... ... Marine Dictionary

fluktuacije- Kretanja ili procesi koji imaju različite stupnjeve ponovljivosti u vremenu [ Terminološki rječnik o izgradnji na 12 jezika (VNIIIS Gosstroy SSSR)] fluktuacije Element vremenske serije koji odražava periodična razdoblja koja se javljaju u gospodarstvu... Vodič za tehničke prevoditelje

Oscilacije- element vremenske serije koji odražava periodične promjene koje se događaju u gospodarstvu, na primjer, uspone i padove u proizvodnji i potrošnji određenih dobara. U ekonomiji matematički modeli za nekog bliskog..... Ekonomski i matematički rječnik

knjige

• Nelinearne oscilacije i valovi, P. S. Landa. Ova knjiga predstavlja trenutno stanje teorija nelinearnih oscilacija i valova. S jedna točka oscilatorni i valni procesi, periodični i...

Opće karakteristike fluktuacije

Ritmički procesi bilo koje prirode, karakterizirani ponovljivošću tijekom vremena, nazivaju se oscilacijama.

Oscilacija je proces karakteriziran ponovljivošću parametara koji ga opisuju tijekom vremena. Jedinstvo uzoraka ritmički procesi omogućio nam je da razvijemo jedinstvenu matematički aparat opisati ih – teorija oscilacija. Postoje mnoge karakteristike prema kojima se fluktuacije mogu klasificirati.

Po tjelesnom priroda Oscilirajući sustav razlikuje mehaničke i elektromagnetske vibracije.

Oscilacije se nazivaju periodično, ako se veličina koja karakterizira stanje sustava ponavlja u pravilnim vremenskim intervalima – period oscilacije.

Razdoblje (T) - minimalno vrijeme nakon kojeg se ponavlja stanje oscilatornog sustava, tj. vrijeme jednog potpunog titraja.

Za takve fluktuacije

x(t)=x(t+T);(3. 1)

Oscilacije satnog njihala su periodične. AC, otkucaji srca i vibracije drveća pod naletom vjetra, devizni tečajevi nisu periodični.

Osim perioda kod periodičkih oscilacija određuje se i njihova frekvencija.

Frekvencija()oni. broj oscilacija u jedinici vremena.

Frekvencija je recipročna vrijednost perioda oscilacije,

Jedinica frekvencije je Herc: 1 Hz = 1 s -1, frekvencija koja odgovara jednoj oscilaciji u sekundi. Pri opisivanju periodičnih oscilacija također se koristi ciklička frekvencija– broj oscilacija u 2 π sekundi:

Kod periodičnih oscilacija ovi su parametri konstantni, ali kod drugih oscilacija mogu se mijenjati.

Zakon oscilacija – ovisnost oscilirajuće veličine o vremenu x(t)- može biti drugačiji. Najjednostavniji su harmonik oscilacije (sl. 3.1), za koje se oscilirajuća veličina mijenja prema zakonu sinusa ili kosinusa, što omogućuje korištenje jedne funkcije za opisivanje procesa tijekom vremena:

Ovdje: x(t) – vrijednost fluktuirajuće veličine u određenom trenutku t, A – amplituda– najveće odstupanje oscilirajuće vrijednosti od srednje vrijednosti, ω – ciklička frekvencija, ( ωt+φ) – faza oscilacije, φ – početna faza.

Mnogi poznati oscilatorni procesi slijede harmonijski zakon. uklj. gore navedeno, ali najvažnije je da uz pomoć Fourierova metoda bilo koji periodična funkcija rastavljen na harmonijske komponente ( harmonici) s više frekvencija:

f(t)= A + A 1 cos( t + )+ A cos (2 t+ )+…; (3.5)

Ovdje je osnovna frekvencija određena periodom procesa: .

Svaki harmonik karakteriziraju frekvencija () i amplituda ( A). Skup harmonika naziva se c spektar. Spektri periodičkih oscilacija su diskretni (linijski) (sl. 3.1a), a ne periodički kontinuirani (sl. 3.1b).

Riža. 3.1 Diskretni (a) i kontinuirani (b) spektri kompleksnih vibracija

Vrste vibracija

Oscilatorni sustav ima određenu energiju, zbog koje dolazi do oscilacija. Energija ovisi o amplitudi i frekvenciji vibracija.

Oscilacije se dijele na sljedeće vrste: slobodne ili prirodne, prigušene, prisilne, vlastite oscilacije.

na raspolaganju oscilacije se javljaju u sustavu koji je jednom uklonjen iz ravnotežnog položaja i zatim prepušten sam sebi. U tom slučaju dolazi do oscilacija sa vlastiti frekvencija (), koja ne ovisi o njihovoj amplitudi, tj. određena svojstvima samog sustava.

U stvarnim uvjetima oscilacije su uvijek blijedeći, tj. S vremenom se energija smanjuje zbog svoje rasipanje a uslijed toga se smanjuje amplituda oscilacija. Disipacija je nepovratan prijelaz dijela energije uređenih procesa (“energija reda”) u energiju neuređenih procesa (“energija kaosa”). Rasipanje se događa u svakom oscilirajućem otvorenom sustavu.

Za stvaranje neprigušenih oscilacija u stvarni sustavi periodički vanjski utjecaj– periodično obnavljanje energije izgubljene zbog rasipanja. Harmonijske vibracije, koji nastaju zbog vanjskog periodičkog utjecaja ("prisilna sila") nazivaju se prisilnim. Njihova se frekvencija podudara s frekvencijom pogonske sile (), a ispada da amplituda ovisi o odnosu između frekvencije sile i vlastite frekvencije sustava. Najvažniji učinak, koji se javlja tijekom prisilnih oscilacija, je rezonancija– nagli porast amplitude kako se frekvencija prisilnih oscilacija približava prirodnoj frekvenciji oscilatornog sustava.

Što je manja disipacija, to je rezonantna frekvencija bliža prirodnoj frekvenciji i veća je maksimalna amplituda. Samooscilacije –, koji nastaje zbog izvora energije, čiju vrstu i rad određuje sam oscilatorni sustav.

Kod samooscilacija, glavne karakteristike - amplituda, frekvencija - određuje sam sustav. To razlikuje ove oscilacije i od prisilnih, u kojima ti parametri ovise o vanjskim utjecajima, i od prirodnih, u kojima vanjski utjecaj postavlja amplitudu oscilacija. Najjednostavniji samooscilirajući sustav uključuje:

oscilatorni sustav (s prigušenjem), pojačivač oscilacija (),

izvor energije

nelinearni limitator (ventil),

povratna veza Kod samooscilacija, za njihovo uspostavljanje, važna je nelinearnost koja kontrolira dotok i odljev energije iz izvora i omogućuje uspostavljanje oscilacija određene amplitude. Primjeri samooscilirajućih sustava su: mehanički - satovi s njihalom, termodinamički - toplinski stroj, elektromagnetski - cijevni generator, optički - laser (optički kvantni generator). Krug lasera prikazan je na sl. 4.5. Ovdje je oscilatorni sustav optički aktivni medij , ispunjavajući optičku šupljinu, postoji vanjski izvor energije koji osigurava proces "pumpanja", ventil i povratne informacije - prozirno zrcalo na izlazu optički rezonator

, nelinearnost je određena uvjetima stimulirane emisije.

U svim samooscilirajućim sustavima povratna sprega regulira uključivanje vanjskog izvora i protok energije u oscilatorni sustav: sve dok je dovod (doprinos) energije veći od gubitka, dolazi do samouzbude (ljuljanja), a oscilacije u sustavu intenzivirati; kada je gubitak energije jednak dobitku energije, ventil se zatvara. Sustav oscilira u stacionarnom načinu s konstantnom amplitudom; kako se gubitak povećava, amplituda se smanjuje, a ventil se ponovno otvara, doprinos se povećava, amplituda se vraća i ventil se zatvara.

Mehaničke vibracije. Parametri oscilacija. Harmonijske vibracije. Oklijevanje

je proces koji se točno ili približno ponavlja u određenim intervalima.

Posebnost oscilacija je obvezna prisutnost stabilnog ravnotežnog položaja na putanji, u kojem je zbroj svih sila koje djeluju na tijelo jednak nuli, naziva se ravnotežni položaj. Matematičko njihalo se zove materijalna točka

, obješen na tanku, bestežinsku i nerastezljivu nit.

1. Parametri oscilatornog gibanja. (x) Odmak ili koordinata

– odstupanje od ravnotežnog položaja u zadanom	[x ]=trenutak u vremenu.

2. m Amplituda () Xm

[ – maksimalno odstupanje od ravnotežnog položaja. m ]=trenutak u vremenu.

3. Period oscilacije ( T) – vrijeme potrebno da se završi jedna potpuna oscilacija.

[T ]=c.

0 " style="margin-left:31.0pt;border-collapse:collapse">

Matematičko njihalo

Opružno njihalo

m

https://pandia.ru/text/79/117/images/image006_26.gif" width="134" height="57 src="> Frekvencija (linearna) ( n ) – broj potpunih oscilacija u 1 s.

[n]= Hz

5. Ciklička frekvencija ( w ) – broj potpunih oscilacija u 2p sekundi, tj. u približno 6,28 s.

w = 2pn ; [w] =0 " style="margin-left:116.0pt;border-collapse:collapse">

https://pandia.ru/text/79/117/images/image012_9.jpg" width="90" height="103">

Sjena na ekranu podrhtava.

Jednadžba i graf harmonijskih vibracija.

Harmonijske vibracije - to su oscilacije kod kojih se koordinata mijenja tijekom vremena po zakonu sinusa ili kosinusa.

https://pandia.ru/text/79/117/images/image014_7.jpg" width="254" height="430 src="> x=Xmgrijeh(š t+j 0 )

x=Xmcos(š t+j 0 )

x – koordinata,

Xm – amplituda vibracija,

w – ciklička frekvencija,

w t +j 0 = j – faza titranja,

j 0 – početna faza oscilacija.

https://pandia.ru/text/79/117/images/image016_4.jpg" width="247" height="335 src=">

Grafikoni su različiti samo amplituda

Grafikoni se razlikuju samo u periodu (učestalosti)

https://pandia.ru/text/79/117/images/image018_3.jpg" width="204" height="90 src=">

Ako se amplituda oscilacija ne mijenja tijekom vremena, oscilacije se nazivaju neovlažen.

Prirodne vibracije ne uzimaju u obzir trenje, potpune mehanička energija sustav ostaje konstantan: E k + E n = E krzno = konst.

Prirodne oscilacije su neprigušene.

Kod prisilnih oscilacija, energija koja se neprekidno ili povremeno dovodi iz vanjskog izvora nadoknađuje gubitke koji nastaju zbog rada sile trenja, a oscilacije mogu biti neprigušene.

Kinetička i potencijalna energija Kada tijela vibriraju, pretvaraju se jedno u drugo. Kada je otklon sustava od ravnotežnog položaja najveći, potencijalna energija je maksimalna, a kinetička energija nula. Pri prolasku kroz ravnotežni položaj vrijedi suprotno.

Frekvencija slobodnih titraja određena je parametrima oscilatornog sustava.

Frekvencija prisilnih oscilacija određena je frekvencijom djelovanja vanjska sila. Amplituda prisilnih oscilacija također ovisi o vanjskoj sili.

Rezonancija c

Rezonancija naziva se naglo povećanje amplitude prisilnih oscilacija kada se frekvencija vanjske sile podudara s frekvencijom vlastitih oscilacija sustava.

Kada se frekvencija w promjene sile poklopi s vlastitom frekvencijom w0 oscilacija sustava, sila cijelo vrijeme obavlja pozitivan rad, povećavajući amplitudu oscilacija tijela. Na bilo kojoj drugoj frekvenciji, tijekom jednog dijela razdoblja sila radi pozitivan, a tijekom drugog dijela razdoblja negativan rad.

Tijekom rezonancije povećanje amplitude oscilacija može dovesti do uništenja sustava.

Godine 1905. pod kopitima eskadrona gardijske konjice srušio se Egipatski most preko rijeke Fontanke u St.

Samooscilacije.

Autooscilacije su neprigušene oscilacije u sustavu, podržane interni izvori energija u odsutnosti utjecaja vanjske promjene sile.

Za razliku od prisilnih oscilacija, frekvencija i amplituda vlastitih oscilacija određene su svojstvima samog oscilatornog sustava.

Autooscilacije se razlikuju od slobodnih po neovisnosti amplitude o vremenu i o početnom kratkotrajnom utjecaju koji pobuđuje titrajni proces. Samooscilirajući sustav obično se može podijeliti na tri elementa:

1) oscilatorni sustav;

2) izvor energije;

3) uređaj sa povratna informacija, regulirajući opskrbu energijom od izvora do oscilatornog sustava.

Energija dovedena iz izvora tijekom razdoblja jednaka je energiji izgubljenoj u oscilatornom sustavu tijekom istog vremena.