Moja ya wengi mada za kuvutia katika fizikia - vibrations. Utafiti wa mechanics unahusishwa kwa karibu nao, na jinsi miili inavyofanya wakati inaathiriwa na nguvu fulani. Kwa hivyo, wakati wa kusoma oscillations, tunaweza kuona pendulums, kuona utegemezi wa amplitude ya oscillation juu ya urefu wa thread ambayo mwili hutegemea, juu ya ugumu wa spring, na uzito wa mzigo. Licha ya unyenyekevu dhahiri, mada hii Sio kila mtu anaona ni rahisi kama angependa. Kwa hiyo, tuliamua kukusanya habari inayojulikana zaidi kuhusu vibrations, aina zao na mali, na kukusanya kwa ajili yako muhtasari mfupi juu ya mada hii. Labda itakuwa na manufaa kwako.

Ufafanuzi wa dhana

Kabla ya kuzungumza juu ya dhana kama vile mitambo, umeme, vibrations vya bure, vya kulazimishwa, juu ya asili yao, sifa na aina, hali ya tukio, ni muhimu kutoa ufafanuzi. dhana hii. Kwa hiyo, katika fizikia, oscillation ni mchakato unaorudia mara kwa mara wa kubadilisha hali karibu na hatua moja katika nafasi. Mfano rahisi zaidi ni pendulum. Kila wakati inapozunguka, inapotoka kutoka kwa hatua fulani ya wima, kwanza katika mwelekeo mmoja, kisha kwa mwingine. Nadharia ya oscillations na mawimbi inasoma jambo hilo.

Sababu na masharti ya kutokea

Kama jambo lingine lolote, oscillations hutokea tu ikiwa hali fulani zimetimizwa. Mitetemo ya kulazimishwa ya mitambo, kama ile ya bure, hutokea wakati masharti yafuatayo yametimizwa:

1. Uwepo wa nguvu inayoondoa mwili kutoka kwa hali ya usawa thabiti. Kwa mfano, kushinikiza pendulum ya hisabati, ambapo harakati huanza.

2. Uwepo wa nguvu ndogo ya msuguano katika mfumo. Kama unavyojua, msuguano hupunguza kasi fulani michakato ya kimwili. Kadiri nguvu ya msuguano inavyozidi, ndivyo uwezekano mdogo wa mitetemo kutokea.

3. Moja ya vikosi lazima hutegemea kuratibu. Hiyo ni, mwili hubadilisha msimamo wake mfumo maalum kuratibu kuhusiana na hatua maalum.

Aina za vibrations

Baada ya kuelewa ni nini oscillation, hebu tuchambue uainishaji wao. Kuna uainishaji mbili maarufu - kulingana na asili ya kimwili na kwa asili ya mwingiliano na mazingira. Kwa hivyo, kwa mujibu wa kigezo cha kwanza, vibrations vya mitambo na umeme vinajulikana, na kulingana na vibrations ya pili, ya bure na ya kulazimishwa. Pia kuna ubinafsi, oscillations damped. Lakini tutazungumzia tu aina nne za kwanza. Wacha tuangalie kwa karibu kila mmoja wao, tujue sifa zao, na pia tupe sana maelezo mafupi sifa zao kuu.

Mitambo

Ni kwa vibrations za mitambo kwamba utafiti wa vibrations huanza. kozi ya shule fizikia. Wanafunzi huanza kufahamiana nao katika tawi la fizikia kama mechanics. Kumbuka kwamba taratibu hizi za kimwili hutokea katika mazingira, na tunaweza kuziangalia kwa jicho la uchi. Kwa oscillations vile, mwili mara kwa mara hufanya harakati sawa, kupitisha nafasi fulani katika nafasi. Mifano ya oscillations vile ni pendulums sawa, vibration ya uma tuning au kamba gitaa, harakati ya majani na matawi juu ya mti, swing.

Usumakuumeme

Baada ya dhana ya vibrations vya mitambo kushikwa kwa uthabiti, utafiti wa vibrations vya sumakuumeme huanza, ambayo ni ngumu zaidi katika muundo, kwani aina hii inapita katika nyaya mbalimbali za umeme. Wakati wa mchakato huu, oscillations huzingatiwa katika umeme pamoja na mashamba ya sumaku. Licha ya ukweli kwamba oscillations ya sumakuumeme ina asili tofauti ya tukio, sheria kwao ni sawa na kwa mitambo. Kwa oscillations ya sumakuumeme, sio tu mvutano unaweza kubadilika uwanja wa sumakuumeme, lakini pia sifa kama vile malipo na nguvu ya sasa. Pia ni muhimu kutambua kwamba kuna oscillations ya umeme ya bure na ya kulazimishwa.

Mitetemo ya bure

Aina hii ya vibration hutokea chini ya ushawishi nguvu za ndani wakati mfumo unapoondolewa kutoka kwa hali ya usawa au kupumzika. Oscillations bure daima damped, ambayo ina maana amplitude yao na frequency kupungua kwa muda. Mfano wa kushangaza wa aina hii ya swing ni harakati ya mzigo uliosimamishwa kwenye thread na oscillating kutoka upande mmoja hadi mwingine; mzigo unaohusishwa na chemchemi, ama kuanguka chini ya ushawishi wa mvuto, au kuinuka chini ya hatua ya spring. Kwa njia, ni aina hii ya oscillations ambayo huzingatiwa wakati wa kusoma fizikia. Na shida nyingi zimejitolea kwa mitetemo ya bure, na sio ya kulazimishwa.

Kulazimishwa

Licha ya ukweli kwamba aina hii ya mchakato haujasomwa kwa undani kama huo na watoto wa shule, ni oscillations ya kulazimishwa ambayo mara nyingi hupatikana katika maumbile. Inatosha mfano mkali Jambo hili la kimwili linaweza kuwa harakati za matawi kwenye miti katika hali ya hewa ya upepo. Mabadiliko kama haya hufanyika kila wakati chini ya ushawishi mambo ya nje na nguvu, na huinuka wakati wowote.

Tabia za Oscillation

Kama mchakato mwingine wowote, oscillations ina sifa zao wenyewe. Kuna vigezo sita kuu vya mchakato wa oscillatory: amplitude, kipindi, mzunguko, awamu, uhamisho na mzunguko wa mzunguko. Kwa kawaida, kila mmoja wao ana sifa zake, pamoja na vitengo vya kipimo. Wacha tuwaangalie kwa undani zaidi, tukizingatia maelezo mafupi. Wakati huo huo, hatutaelezea fomula zinazotumiwa kuhesabu hii au thamani hiyo, ili tusiwachanganye msomaji.

Upendeleo

Ya kwanza ya haya ni kuhama. Tabia hii inaonyesha kupotoka kwa mwili kutoka kwa sehemu ya usawa wakati huu wakati. Hupimwa kwa mita (m), jina linalokubalika kwa ujumla ni x.

Oscillation amplitude

Thamani hii inaonyesha uhamishaji mkubwa zaidi wa mwili kutoka kwa sehemu ya usawa. Mbele ya oscillation undamped, ni thamani ya kudumu. Inapimwa kwa mita, jina linalokubalika kwa ujumla ni x m.

Kipindi cha oscillation

Kiasi kingine kinachoonyesha wakati inachukua kukamilisha oscillation moja kamili. Jina linalokubalika kwa ujumla ni T, linalopimwa kwa sekunde (sekunde).

Mzunguko

Tabia ya mwisho tutakayozungumzia ni mzunguko wa oscillation. Thamani hii inaonyesha idadi ya oscillations katika kipindi fulani cha wakati. Inapimwa kwa hertz (Hz) na inaonyeshwa kama ν.

Aina za pendulum

Kwa hivyo, tumechambua oscillations ya kulazimishwa, tulizungumza juu ya bure, ambayo inamaanisha tunapaswa pia kutaja aina za pendulum ambazo hutumiwa kuunda na kusoma. mitetemo ya bure(V hali ya shule) Hapa tunaweza kutofautisha aina mbili - hisabati na harmonic (spring). Ya kwanza ni mwili fulani uliosimamishwa kutoka kwa uzi usio na kipimo, saizi yake ambayo ni sawa na l (idadi kuu muhimu). Ya pili ni uzito unaohusishwa na chemchemi. Hapa ni muhimu kujua wingi wa mzigo (m) na ugumu wa spring (k).

hitimisho

Kwa hivyo, tuligundua kuwa kuna vibrations vya mitambo na umeme, tukawapa maelezo mafupi, ilielezea sababu na masharti ya tukio la aina hizi za vibrations. Tulisema maneno machache kuhusu sifa kuu za data matukio ya kimwili. Pia tuligundua kuwa kuna mitetemo ya kulazimishwa na ya bure. Tuliamua jinsi wanatofautiana kutoka kwa kila mmoja. Kwa kuongeza, tulisema maneno machache kuhusu pendulums kutumika katika utafiti wa vibrations mitambo. Twatumaini habari hii ilikuwa na manufaa kwako.

Zipo aina tofauti vibrations katika fizikia, inayojulikana na vigezo fulani. Hebu tuangalie tofauti zao kuu na uainishaji kulingana na mambo mbalimbali.

Ufafanuzi wa kimsingi

Oscillation inamaanisha mchakato ambao, kwa vipindi vya kawaida vya muda, sifa kuu za harakati zina maadili sawa.

Oscillations ya mara kwa mara ni zile ambazo maadili ya viwango vya msingi hurudiwa kwa vipindi vya kawaida (kipindi cha oscillation).

Aina za michakato ya oscillatory

Hebu fikiria aina kuu za oscillations zilizopo katika fizikia ya msingi.

Mitetemo ya bure ni yale yanayotokea katika mfumo ambao hauko chini ya ushawishi wa mabadiliko ya nje baada ya mshtuko wa awali.

Mfano wa oscillation ya bure ni pendulum ya hisabati.

Aina hizo za vibrations za mitambo zinazotokea katika mfumo chini ya ushawishi wa nguvu ya kutofautiana ya nje.

Vipengele vya Uainishaji

Kulingana na asili yao ya kimwili wanajulikana aina zifuatazo harakati za oscillatory:

• mitambo;
• joto;
• sumakuumeme;
• mchanganyiko.

Kulingana na chaguo la mwingiliano na mazingira

Aina za kushuka kwa thamani katika mwingiliano na mazingira zimegawanywa katika vikundi kadhaa.

Oscillations ya kulazimishwa inaonekana kwenye mfumo chini ya hatua ya hatua ya nje ya mara kwa mara. Kama mifano ya aina hii ya vibration, fikiria harakati za mikono na majani kwenye miti.

Kwa oscillations ya kulazimishwa ya harmonic, resonance inaweza kuonekana, ambayo, saa maadili sawa mzunguko wa ushawishi wa nje na oscillator na ongezeko kubwa la amplitude.

Oscillations ya asili katika mfumo chini ya ushawishi wa nguvu za ndani baada ya kuondolewa kutoka kwa hali ya usawa. Toleo rahisi zaidi la vibrations bure ni harakati ya mzigo ambayo imesimamishwa kwenye thread au kushikamana na chemchemi.

Self-oscillations huitwa aina ambazo mfumo una hifadhi fulani ya nishati inayoweza kutumika kwa oscillate. Kipengele tofauti Wao ni ukweli kwamba amplitude ina sifa ya mali ya mfumo yenyewe, na si kwa hali ya awali.

Kwa oscillations random, mzigo wa nje ina thamani random.

Vigezo vya msingi vya harakati za oscillatory

Aina zote za vibrations zina sifa fulani ambazo zinapaswa kutajwa tofauti.

Amplitude ni kupotoka kwa kiwango cha juu kutoka kwa nafasi ya usawa, kupotoka kwa kiasi kinachobadilika, na hupimwa kwa mita.

Kipindi ni wakati wa oscillation moja kamili, kwa njia ambayo sifa za mfumo zinarudiwa, zimehesabiwa kwa sekunde.

Frequency imedhamiriwa na idadi ya oscillations kwa kila wakati kitengo, ni kinyume sawia na kipindi cha oscillation.

Awamu ya oscillation ni sifa ya hali ya mfumo.

Tabia za vibrations za harmonic

Aina hizi za oscillations hutokea kwa mujibu wa sheria ya cosine au sine. Fourier aliweza kubaini kuwa msisimko wowote wa mara kwa mara unaweza kuwakilishwa kama jumla ya mabadiliko ya usawa kwa kupanua utendaji fulani kuwa

Kwa mfano, tunaweza kufikiria kuwa na pendulum kipindi fulani na mzunguko wa mzunguko.

Je, aina hizi za mitetemo zina sifa gani? Fizikia inazingatia mfumo ulioboreshwa, ambao una sehemu ya nyenzo, ambayo imesimamishwa kwenye uzi usio na uzito usio na uzani, unaozunguka chini ya ushawishi wa mvuto.

Aina hizi za mitikisiko zina kiasi fulani cha nishati; ni za kawaida katika maumbile na teknolojia.

Kwa mwendo wa oscillatory wa muda mrefu, uratibu wa kituo chake cha mabadiliko ya molekuli, na kwa kubadilisha sasa, thamani ya sasa na voltage katika mabadiliko ya mzunguko.

Kuna aina tofauti za oscillations ya harmonic kulingana na asili yao ya kimwili: umeme, mitambo, nk.

Kama oscillations kulazimishwa kutetemeka kunaonekana gari, ambayo hutembea kwenye barabara isiyo sawa.

Tofauti kuu kati ya vibrations kulazimishwa na bure

Aina hizi za mitetemo ya sumakuumeme hutofautiana sifa za kimwili. Uwepo wa upinzani wa mazingira na nguvu za msuguano husababisha unyevu wa vibrations bure. Katika kesi ya oscillations kulazimishwa, hasara ya nishati ni fidia na usambazaji wake wa ziada kutoka chanzo cha nje.

Kipindi cha pendulum ya spring kinahusiana na wingi wa mwili na ugumu wa spring. Katika kesi ya pendulum ya hisabati, inategemea urefu wa kamba.

Kwa kipindi kinachojulikana, inawezekana kuhesabu mzunguko wa asili wa mfumo wa oscillatory.

Kuna mabadiliko katika teknolojia na asili na maana tofauti masafa Kwa mfano, pendulum inayozunguka Kanisa kuu la Mtakatifu Isaac huko St. Petersburg, ina mzunguko wa 0.05 Hz, na kwa atomi ni megahertz milioni kadhaa.

Baada ya muda fulani, unyevu wa oscillations ya bure huzingatiwa. Ndiyo maana oscillations ya kulazimishwa hutumiwa katika mazoezi halisi. Wanahitajika katika aina mbalimbali za mashine za vibration. Nyundo ya mtetemo ni mashine ya kutetemeka kwa mshtuko ambayo imekusudiwa kuendesha bomba, rundo, na miundo mingine ya chuma ardhini.

Mitetemo ya sumakuumeme

Tabia za aina za oscillations zinahusisha uchambuzi wa kuu vigezo vya kimwili: malipo, voltage, sasa. Kama mfumo wa kimsingi ambao hutumiwa kutazama oscillations ya sumakuumeme, ni mzunguko wa oscillatory. Inaundwa wakati uunganisho wa serial coil na capacitor.

Wakati mzunguko umefungwa, oscillations ya bure ya umeme hutokea ndani yake inayohusishwa na mabadiliko ya mara kwa mara malipo ya umeme juu ya capacitor na sasa katika coil.

Wao ni bure kutokana na ukweli kwamba wakati wanafanywa hakuna ushawishi wa nje, lakini tu nishati ambayo huhifadhiwa katika mzunguko yenyewe hutumiwa.

Kutokuwepo kwa ushawishi wa nje, baada ya muda fulani, kupungua kwa oscillation ya umeme huzingatiwa. Sababu jambo linalofanana kutakuwa na kutokwa kwa taratibu kwa capacitor, pamoja na upinzani ambao coil ina kweli.

Hii ndiyo sababu oscillations damped hutokea katika mzunguko halisi. Kupunguza malipo kwenye capacitor husababisha kupungua kwa thamani ya nishati kwa kulinganisha na thamani yake ya awali. Hatua kwa hatua itatolewa kama joto kwenye waya zinazounganisha na coil, capacitor itatolewa kabisa, na oscillation ya umeme itaisha.

Umuhimu wa Oscillations katika Sayansi na Teknolojia

Harakati yoyote ambayo ina kiwango fulani cha kurudia ni oscillation. Kwa mfano, pendulum ya hisabati ina sifa ya kupotoka kwa utaratibu katika pande zote mbili kutoka kwa nafasi yake ya awali ya wima.

Kwa pendulum ya spring, oscillation moja kamili inafanana na harakati zake juu na chini kutoka nafasi ya awali.

KATIKA mzunguko wa umeme, ambayo ina capacitance na inductance, kurudia kwa malipo kunazingatiwa kwenye sahani za capacitor. Ni nini sababu ya harakati za oscillatory? Pendulum hufanya kazi kwa sababu mvuto huilazimisha kurudi kwenye nafasi yake ya asili. Katika kesi ya mfano wa spring, kazi sawa inafanywa na nguvu ya elastic ya spring. Kupitisha nafasi ya usawa, mzigo una kasi fulani, kwa hiyo, kwa inertia, huenda nyuma ya hali ya wastani.

Vibrations za umeme zinaweza kuelezewa na tofauti inayowezekana iliyopo kati ya sahani za capacitor iliyoshtakiwa. Hata wakati imetolewa kabisa, ya sasa haipotei; recharging hutokea.

KATIKA teknolojia ya kisasa vibrations hutumiwa ambayo hutofautiana kwa kiasi kikubwa katika asili yao, kiwango cha kurudia, tabia, pamoja na "utaratibu" wa tukio.

Mitetemo ya mitambo fanya masharti vyombo vya muziki, mawimbi ya bahari, pendulum. Mabadiliko ya kemikali yanayohusiana na mabadiliko katika mkusanyiko wa vitu vinavyoathiri huzingatiwa wakati wa kufanya mwingiliano mbalimbali.

Vibrations ya umeme hufanya iwezekanavyo kuunda vifaa mbalimbali vya kiufundi, kwa mfano, simu, vifaa vya matibabu vya ultrasonic.

Mabadiliko katika mwangaza wa Cepheids yanavutia haswa katika unajimu; wanasayansi kutoka nchi tofauti wanayasoma.

Hitimisho

Aina zote za vibrations zinahusiana kwa karibu na kiasi kikubwa michakato ya kiufundi na matukio ya kimwili. Kuna mengi yao umuhimu wa vitendo katika ujenzi wa ndege, ujenzi wa meli, ujenzi wa majengo ya makazi, uhandisi wa umeme, umeme wa redio, dawa, sayansi ya kimsingi. Mfano wa mchakato wa kawaida wa oscillatory katika physiolojia ni harakati ya misuli ya moyo. Vibrations ya mitambo hutokea katika kikaboni na kemia isokaboni, hali ya hewa, na pia katika nyanja nyingine nyingi za sayansi ya asili.

Masomo ya kwanza ya pendulum ya hisabati yalifanyika katika karne ya kumi na saba, na mwishoni mwa karne ya kumi na tisa, wanasayansi waliweza kuanzisha asili ya oscillations ya umeme. Kirusi mwanasayansi Alexander Popov, ambaye anachukuliwa kuwa "baba" wa mawasiliano ya redio, alifanya majaribio yake kwa usahihi kwa misingi ya nadharia ya oscillations ya umeme, matokeo ya utafiti wa Thomson, Huygens, na Rayleigh. Alifanikiwa kupata matumizi ya vitendo mawimbi ya sumakuumeme, yatumie kusambaza mawimbi ya redio kwa umbali mrefu.

Msomi P. N. Lebedev kwa miaka mingi alifanya majaribio yanayohusiana na utengenezaji wa oscillations ya sumakuumeme. masafa ya juu kwa kutumia njia mbadala za umeme. Shukrani kwa majaribio mengi yanayohusiana na aina mbalimbali kushuka kwa thamani, wanasayansi walifanikiwa kupata maeneo ya matumizi yao bora sayansi ya kisasa na teknolojia.

Oscillations mara kwa mara

"... oscillations mara kwa mara ni oscillations ambayo kila thamani ya oscillating kiasi ni kurudiwa baada ya. vipindi sawa muda…”

Chanzo:

"GOST 24346-80 (ST SEV 1926-79). Jimbo USSR. . Masharti na Ufafanuzi"

(iliyoidhinishwa na kutekelezwa na Amri ya Kiwango cha Jimbo la USSR ya Julai 31, 1980 N 3942)

Istilahi rasmi. Akademik.ru. 2012.

Tazama ni nini "Oscillations Periodic" ni katika kamusi zingine:

mtetemo wa mara kwa mara (mtetemo)- Oscillations (mtetemo), ambapo kila thamani ya oscillating wingi (tabia vibration) hurudiwa kwa muda sawa. Ufafanuzi Masharti na ufafanuzi wa dhana zinazohusiana ambazo hutofautiana pekee kwa maneno tofauti, pamoja,......

OSCILLATIONS- miondoko au michakato ambayo ina viwango tofauti vya kurudiwa kwa wakati. K. ni tabia ya matukio yote ya asili: mionzi ya nyota hupiga, na matukio ya mzunguko hutokea ndani yao. I. majibu; Na shahada ya juu sayari huzunguka mara kwa mara... Ensaiklopidia ya kimwili

OSCILLATIONS ZA KARNE- oscillations ya mara kwa mara na ya muda mrefu: eq. m., ardhi (kama matokeo ya harakati za epeirogenic), hali ya hewa, ur. maziwa, mwisho wa barafu. Neno hilo limepitwa na wakati, kwani mabadiliko ya mara kwa mara katika ukubwa wa udhihirisho wa michakato fulani inaweza kuwa ... ... Ensaiklopidia ya kijiolojia

oscillations mara kwa mara- Mitetemo ya mitambo, ambayo hali hiyo mfumo wa mitambo hurudia kwa vipindi vya kawaida. [Mkusanyiko wa masharti yaliyopendekezwa. Suala la 106. Mitetemo ya mitambo. Chuo cha Sayansi cha USSR. Kamati ya Istilahi za Kisayansi na Kiufundi. 1987 ... Mwongozo wa Mtafsiri wa Kiufundi

MABADILIKO YA HALI YA HEWA- imewekwa kama mara kwa mara na tofauti. midundo ya mitetemo. Kimsingi, zinalingana, kwani zinaweza kupatikana kwenye nafasi kubwa, zikipotoka tu katika maeneo, kulingana na jumla (kijiografia, nk) na ya kawaida (upekee wa kijiolojia ... Ensaiklopidia ya kijiolojia

KUCHUNGUA KWA NGAZI YA BAHARI KWA KIPINDI- 1. Kushuka kwa kiwango. m. kwa namna ya ebbs na mtiririko. 2. Msimu hupungua na kuongezeka kwa kiwango. m., pamoja na kila mwaka, kudumu na kidunia, imedhamiriwa na sababu za hali ya hewa. Amplitude mabadiliko ya msimu haizidi cm 28. Katika bahari ya ndani ... ... Ensaiklopidia ya kijiolojia

Mtetemo wa mara kwa mara (mtetemo)- – oscillations (vibration), ambapo kila thamani ya kiasi oscillating (vibration tabia) hurudiwa kwa muda sawa. [GOST 24346 80] Kichwa cha maneno: Aina za vichwa vya Encyclopedia ya vibration: Vifaa vya abrasive,... ... Encyclopedia ya maneno, ufafanuzi na maelezo ya vifaa vya ujenzi

Mabadiliko ya kiwango cha mara kwa mara- mabadiliko katika kiwango cha maji kulingana na matukio ya mawimbi, mvua, mabadiliko shinikizo la anga na mwelekeo wa upepo katika eneo hilo. Mzunguko wa mabadiliko, kama sheria, ni nusu-diurnal, msimu, mwaka .... ... Kamusi ya Marine

kushuka kwa thamani- Mienendo au michakato ambayo ina viwango tofauti vya kurudiwa kwa wakati [ Kamusi ya istilahi juu ya ujenzi katika lugha 12 (VNIIIS Gosstroy USSR)] kushuka kwa thamani Kipengele cha mfululizo wa saa unaoakisi vipindi vya muda vinavyotokea katika uchumi... Mwongozo wa Mtafsiri wa Kiufundi

Oscillations- kipengele cha mfululizo wa wakati unaoonyesha mabadiliko ya mara kwa mara yanayotokea katika uchumi, kwa mfano, kupanda na kushuka kwa uzalishaji na matumizi ya bidhaa fulani. Katika uchumi mifano ya hisabati kwa mtu wa karibu...... Kamusi ya kiuchumi-hisabati

Vitabu

• Oscillations zisizo za mstari na mawimbi, P. S. Landa. Kitabu hiki kinawasilisha hali ya sasa nadharia ya oscillations nonlinear na mawimbi. NA pointi moja michakato ya oscillatory na mawimbi, ya mara kwa mara na...

sifa za jumla kushuka kwa thamani

Michakato ya rhythmic ya asili yoyote, inayojulikana na kurudia kwa muda, inaitwa oscillations.

Oscillation ni mchakato unaojulikana na kurudiwa kwa muda wa vigezo vinavyoelezea. Umoja wa mifumo michakato ya rhythmic ilituruhusu kukuza umoja vifaa vya hisabati kuwaelezea - ​​nadharia ya oscillations. Kuna sifa nyingi ambazo kushuka kwa thamani kunaweza kuainishwa.

Kwa kimwili asili Mfumo wa oscillating hutofautisha kati ya mitetemo ya mitambo na sumakuumeme.

Oscillations inaitwa mara kwa mara, ikiwa thamani inayoonyesha hali ya mfumo inarudia kwa vipindi vya kawaida vya muda - kipindi cha oscillation.

Kipindi (T) - muda mdogo baada ya hali ya mfumo wa oscillatory kurudiwa, i.e. wakati wa oscillation moja kamili.

Kwa mabadiliko kama haya

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

Oscillations ya pendulum saa ni mara kwa mara. mkondo wa kubadilisha, mapigo ya moyo, na mitikisiko ya miti chini ya upepo mkali, viwango vya ubadilishaji wa fedha za kigeni si vya mara kwa mara.

Mbali na kipindi katika kesi ya oscillations mara kwa mara, mzunguko wao ni kuamua.

Mzunguko() hizo. idadi ya oscillations kwa wakati kitengo.

Mzunguko ni mshikamano wa kipindi cha oscillation,

Kitengo cha frequency ni Hertz: 1 Hz = 1 s -1, mzunguko unaofanana na oscillation moja kwa pili. Wakati wa kuelezea oscillations mara kwa mara pia hutumiwa mzunguko wa mzunguko- idadi ya oscillations katika 2 π sekunde:

Kwa oscillations mara kwa mara vigezo hivi ni mara kwa mara, lakini kwa oscillations nyingine wanaweza kubadilika.

Sheria ya oscillations - utegemezi wa wingi wa oscillating kwa wakati x(t)- inaweza kuwa tofauti. Rahisi zaidi ni harmonic oscillations (Mchoro 3.1), ambayo kiasi cha oscillating hubadilika kulingana na sheria ya sine au cosine, ambayo inaruhusu matumizi ya kazi moja kuelezea mchakato kwa muda:

Hapa: x(t) - thamani ya kiasi kinachobadilika kwa wakati fulani t, A – amplitude- mchepuko mkubwa zaidi wa thamani ya oscillating kutoka kwa thamani ya wastani., ω - mzunguko wa mzunguko, ( ωt+φ) – awamu ya oscillation, φ - awamu ya awali.

Michakato mingi inayojulikana ya oscillatory inatii sheria ya harmonic. pamoja na zilizotajwa hapo juu, lakini muhimu zaidi kwa msaada Njia ya Fourier yoyote kazi ya mara kwa mara imetengana katika vipengele vya harmonic ( harmonics) na masafa mengi:

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

Hapa mzunguko wa msingi unatambuliwa na kipindi cha mchakato:.

Kila harmonic ina sifa ya frequency () na amplitude ( A) Seti ya harmonics inaitwa c wigo. Mtazamo wa oscillations mara kwa mara ni discrete (mstari) (Mchoro 3.1a), na si mara kwa mara kuendelea (Mchoro 3.1b).

Mchele. 3.1 Mwonekano wa kipekee (a) na endelevu (b) wa mitetemo changamano

Aina za vibrations

Mfumo wa oscillatory una nishati fulani, kutokana na ambayo oscillations hutokea. Nishati inategemea amplitude na mzunguko wa vibrations.

Oscillations imegawanywa katika aina zifuatazo: bure au asili, damped, kulazimishwa, self-oscillations.

Inapatikana oscillations hutokea katika mfumo ambao mara moja hutolewa kutoka kwa nafasi ya usawa na kisha kushoto kwa vifaa vyake. Katika kesi hii, oscillations hutokea na kumiliki frequency (), ambayo haitegemei amplitude yao, i.e. imedhamiriwa na mali ya mfumo yenyewe.

Katika hali halisi, oscillations ni daima kufifia, i.e. Kwa wakati, nishati hupungua kwa sababu yake utawanyiko na kwa sababu hiyo, amplitude ya oscillations hupungua. Usambazaji ni mpito usioweza kutenduliwa wa sehemu ya nishati ya michakato iliyoamriwa ("nishati ya utaratibu") hadi nishati ya michakato iliyoharibika ("nishati ya machafuko"). Uharibifu hutokea katika mfumo wowote wa wazi wa oscillating.

Ili kuunda oscillations isiyo na kizuizi ndani mifumo halisi mara kwa mara ushawishi wa nje- kujaza mara kwa mara kwa nishati iliyopotea kwa sababu ya kuharibika. Mitetemo ya Harmonic, kutokea kutokana na ushawishi wa mara kwa mara wa nje ("nguvu ya kulazimisha") huitwa kulazimishwa. Mzunguko wao unafanana na mzunguko wa nguvu ya kuendesha gari (), na amplitude inageuka kutegemea uhusiano kati ya mzunguko wa nguvu na mzunguko wa asili wa mfumo. Athari muhimu zaidi, ambayo hutokea wakati wa oscillations ya kulazimishwa, ni usikivu- ongezeko kubwa la amplitude wakati mzunguko wa oscillations ya kulazimishwa inakaribia mzunguko wa asili wa mfumo wa oscillatory. Chini ya uharibifu, karibu na mzunguko wa resonant ni mzunguko wa asili, na amplitude kubwa zaidi.

Kujishtukia - oscillations undamped, inayotokea kutokana na chanzo cha nishati, aina na uendeshaji ambayo imedhamiriwa na mfumo wa oscillatory yenyewe. Kwa oscillations binafsi, sifa kuu - amplitude, frequency - ni kuamua na mfumo yenyewe. Hii inatofautisha oscillations hizi zote kutoka kwa kulazimishwa, ambayo vigezo hivi hutegemea mvuto wa nje, na kutoka kwa asili, ambayo ushawishi wa nje huweka amplitude ya oscillations. Mfumo rahisi zaidi wa kujisukuma mwenyewe ni pamoja na:

mfumo wa oscillatory (na attenuation),

amplifier ya oscillation ( chanzo cha nishati),

kikomo kisicho na mstari (valve),

kiungo cha maoni

Kwa ubinafsi-oscillations, kuanzisha yao, nonlinearity ni muhimu, kudhibiti uingiaji na outflow ya nishati kutoka chanzo na kuruhusu uanzishwaji wa oscillations ya amplitude fulani. Mifano ya mifumo ya kujitegemea oscillating ni: mitambo - saa pendulum, thermodynamic - injini ya joto, sumakuumeme - tube jenereta, macho - laser (optical quantum jenereta). Mzunguko wa laser unaonyeshwa kwenye Mchoro 4.5. Hapa mfumo wa oscillatory ni optically kati amilifu, kujaza cavity ya macho, kuna chanzo cha nishati ya nje ambayo hutoa mchakato wa "kusukuma", valve na maoni - kioo cha translucent kwenye pato. resonator ya macho, kutokuwa na mstari kumedhamiriwa na masharti ya utoaji unaochochewa.

Katika mifumo yote ya kujitegemea, maoni yanasimamia kuingizwa kwa chanzo cha nje na mtiririko wa nishati kwenye mfumo wa oscillatory: mradi tu usambazaji wa nishati (mchango) ni wa juu kuliko hasara, msisimko wa kujitegemea (swing) hutokea, na oscillations. katika mfumo kuimarisha; wakati hasara ya nishati ni sawa na faida ya nishati, valve inafunga. Mfumo huzunguka katika hali ya stationary na amplitude ya mara kwa mara; wakati hasara inavyoongezeka, amplitude hupungua, na valve inafungua tena, mchango huongezeka, amplitude hurejeshwa, na valve inafunga.

Mitetemo ya mitambo. Vigezo vya oscillation. Mitetemo ya Harmonic.

Kusitasita ni mchakato unaojirudia hasa au takriban katika vipindi fulani.

Upekee wa oscillations ni uwepo wa lazima wa msimamo thabiti wa usawa kwenye trajectory, ambayo jumla ya nguvu zote zinazofanya kazi kwenye mwili ni sawa na sifuri inaitwa nafasi ya usawa.

Pendulum ya hisabati inaitwa nyenzo uhakika, imesimamishwa kwenye thread nyembamba, isiyo na uzito na isiyozidi.

Vigezo vya mwendo wa oscillatory.

1. Kukabiliana au kuratibu (x) - kupotoka kutoka kwa nafasi ya usawa kwa muda fulani

wakati wa wakati.	[x ]=m

2. Amplitude ( Xm) - kupotoka kwa kiwango cha juu kutoka kwa nafasi ya usawa.

[ X m ]=m

3. Kipindi cha oscillation ( T) - wakati inachukua kukamilisha oscillation moja kamili.

[T ]=c.

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

Pendulum ya hisabati

Pendulum ya spring

m

https://pandia.ru/text/79/117/images/image006_26.gif" width="134" height="57 src="> Mara kwa mara (linear) ( n ) – idadi ya oscillations kamili katika 1 s.

[n]= Hz

5. Mzunguko wa baiskeli ( w ) – idadi ya oscillations kamili katika sekunde 2p, yaani katika takriban 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">

Kivuli kwenye skrini kinatikisika.

Equation na grafu ya vibrations harmonic.

Mitetemo ya Harmonic - hizi ni oscillations ambayo uratibu hubadilika kwa wakati kulingana na sheria ya sine au cosine.

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

x=Xmcos(w t+ j 0 )

x - kuratibu,

Xm - amplitude ya mtetemo,

w - mzunguko wa mzunguko,

w t +j 0 = j - awamu ya oscillation,

j 0 - Awamu ya awali ya oscillations.

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

Grafu ni tofauti pekee amplitude

Grafu hutofautiana tu katika kipindi (frequency)

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

Ikiwa amplitude ya oscillations haibadilika kwa muda, oscillations inaitwa isiyo na ukandamizaji.

Vibrations asili hazizingatii msuguano, kamili nishati ya mitambo mfumo unabaki thabiti: E k + E n = E manyoya = const.

Oscillations asili ni undamped.

Kwa oscillations ya kulazimishwa, nishati inayotolewa kwa kuendelea au mara kwa mara kutoka kwa chanzo cha nje hulipa fidia kwa hasara zinazotokana na kazi ya nguvu ya msuguano, na oscillations inaweza kupunguzwa.

Kinetic na nishati inayowezekana Wakati miili inatetemeka, hubadilika kuwa kila mmoja. Wakati kupotoka kwa mfumo kutoka kwa nafasi ya usawa ni ya juu, nishati inayowezekana ni ya juu na nishati ya kinetic ni sifuri. Wakati wa kupitia nafasi ya usawa, ni njia nyingine kote.

Mzunguko wa oscillations ya bure imedhamiriwa na vigezo vya mfumo wa oscillatory.

Mzunguko wa oscillations ya kulazimishwa imedhamiriwa na mzunguko wa hatua nguvu ya nje. Amplitude ya oscillations ya kulazimishwa pia inategemea nguvu ya nje.

Resonance c

Resonance inayoitwa ongezeko kubwa la amplitude ya oscillations ya kulazimishwa wakati mzunguko wa nguvu ya nje inafanana na mzunguko wa oscillations ya asili ya mfumo.

Wakati mzunguko w wa mabadiliko ya nguvu unafanana na mzunguko wa asili w0 wa oscillations ya mfumo, nguvu hufanya kazi nzuri kote, na kuongeza amplitude ya oscillations ya mwili. Kwa mzunguko mwingine wowote, wakati wa sehemu moja ya kipindi cha nguvu hufanya kazi nzuri, na wakati wa sehemu nyingine ya kipindi hicho, kazi mbaya.

Wakati wa resonance, ongezeko la amplitude ya oscillations inaweza kusababisha uharibifu wa mfumo.

Mnamo 1905, Daraja la Misri lililovuka Mto Fontanka huko St.

Kujifanya oscillations.

Oscillations binafsi ni oscillations undamped katika mfumo, mkono vyanzo vya ndani nishati kwa kukosekana kwa ushawishi na mabadiliko ya nje ya nguvu.

Tofauti na oscillations ya kulazimishwa, mzunguko na amplitude ya oscillations binafsi imedhamiriwa na mali ya mfumo wa oscillatory yenyewe.

Oscillations ya kujitegemea hutofautiana na oscillations ya bure kwa uhuru wa amplitude kutoka kwa wakati na kutoka kwa ushawishi wa awali wa muda mfupi ambao unasisimua mchakato wa oscillation. Mfumo wa kujizunguka unaweza kawaida kugawanywa katika vipengele vitatu:

1) mfumo wa oscillatory;

2) chanzo cha nishati;

3) kifaa na maoni, kudhibiti usambazaji wa nishati kutoka kwa chanzo hadi mfumo wa oscillatory.

Nishati inayotoka kwa chanzo wakati wa kipindi fulani ni sawa na nishati iliyopotea katika mfumo wa oscillatory wakati huo huo.