Một trong những chủ đề thú vị trong vật lý - rung động. Nghiên cứu về cơ học được kết nối chặt chẽ với chúng, với cách các cơ thể hoạt động, chịu tác động của một số lực nhất định. Vì vậy, nghiên cứu dao động, ta có thể quan sát con lắc, thấy được sự phụ thuộc của biên độ dao động vào chiều dài sợi dây treo vật, vào độ cứng của lò xo và khối lượng của vật nặng. Mặc dù có vẻ đơn giản, chủ đề này Không phải ai cũng đến dễ dàng như họ muốn. Do đó, chúng tôi quyết định thu thập thông tin nổi tiếng nhất về dao động, loại và tính chất của chúng và biên dịch cho bạn bản tóm tắt ngắn gọn về chủ đề này. Có lẽ nó sẽ hữu ích cho bạn.

định nghĩa khái niệm

Trước khi nói về các khái niệm như dao động cơ học, điện từ, tự do, cưỡng bức, về bản chất, đặc điểm và các loại, điều kiện xảy ra của chúng, cần phải xác định Khái niệm này. Vậy, trong vật lý, dao động là quá trình biến đổi trạng thái liên tục lặp đi lặp lại quanh một điểm trong không gian. Ví dụ đơn giản nhất là một con lắc. Mỗi lần dao động, nó lệch khỏi một điểm thẳng đứng nhất định, lúc đầu theo một hướng, sau đó theo hướng khác. Tham gia nghiên cứu hiện tượng lý thuyết về dao động và sóng.

Nguyên nhân và điều kiện xảy ra

Giống như bất kỳ hiện tượng nào khác, dao động chỉ xảy ra nếu một số điều kiện được đáp ứng. Rung động cưỡng bức cơ học, cũng như dao động tự do, phát sinh khi thỏa mãn các điều kiện sau:

1. Sự có mặt của một lực đưa vật ra khỏi trạng thái cân bằng bền. Ví dụ, đẩy con lắc toán học tại đó chuyển động bắt đầu.

2. Sự có mặt của lực ma sát nhỏ nhất trong hệ. Như bạn đã biết, ma sát làm chậm lại một số quá trình vật lý. Lực ma sát càng lớn thì khả năng xảy ra dao động càng ít.

3. Một trong các lực phải phụ thuộc vào tọa độ. Đó là, cơ thể thay đổi vị trí của nó trong hệ thống nhất định tọa độ so với một điểm cụ thể.

Các loại rung động

Đã xử lý dao động là gì, chúng tôi sẽ phân tích phân loại của chúng. Có hai cách phân loại nổi tiếng nhất - theo Bản chất vật lý và bản chất của sự tương tác với Môi trường. Vì vậy, theo dấu hiệu đầu tiên, cơ học và điện từ được phân biệt, và theo dấu hiệu thứ hai - dao động tự do và cưỡng bức. Ngoài ra còn có tự dao động, dao động tắt dần. Nhưng chúng ta sẽ chỉ nói về bốn loại đầu tiên. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn từng người trong số họ, tìm hiểu các tính năng của họ và cũng đưa ra một đánh giá rất Mô tả ngắnđặc điểm chính của họ.

Cơ khí

Đó là với cơ khí mà nghiên cứu về dao động trong khóa học vật lý. Học sinh bắt đầu làm quen với chúng trong một nhánh vật lý như cơ học. Lưu ý rằng các quá trình vật lý này xảy ra trong môi trường và chúng ta có thể quan sát chúng bằng mắt thường. Với những rung động như vậy, cơ thể liên tục thực hiện cùng một chuyển động, đi qua một vị trí nhất định trong không gian. Ví dụ về các dao động như vậy là các con lắc giống nhau, dao động của âm thoa hoặc dây đàn ghi ta, chuyển động của lá và cành trên cây, xích đu.

điện từ

Sau khi đã nắm vững khái niệm như dao động cơ học, việc nghiên cứu dao động điện từ có cấu trúc phức tạp hơn bắt đầu, vì loài này chảy trong các mạch điện khác nhau. Trong quá trình này, các biến động về điện, cũng như từ trường. Mặc dù thực tế là các dao động điện từ có bản chất xảy ra hơi khác một chút, nhưng các định luật đối với chúng cũng giống như đối với các dao động cơ học. Với dao động điện từ, không những cường độ có thể thay đổi trường điện từ, mà còn cả những đặc điểm như độ mạnh của điện tích và dòng điện. Cũng cần lưu ý rằng có các dao động điện từ tự do và cưỡng bức.

Rung động tự do

Loại dao động này xảy ra dưới tác dụng Nội lực khi hệ bị đưa ra khỏi trạng thái cân bằng bền hoặc trạng thái nghỉ. Dao động tự do luôn tắt dần tức là biên độ và tần số của chúng giảm dần theo thời gian. Một ví dụ nổi bật của loại bập bênh này là chuyển động của tải trọng treo trên một sợi chỉ và dao động từ bên này sang bên kia; một vật nặng gắn vào lò xo, sau đó hạ xuống dưới tác dụng của trọng lực, sau đó nâng lên dưới tác dụng của lò xo. Nhân tiện, chính loại dao động này được chú ý trong nghiên cứu vật lý. Có, và hầu hết các nhiệm vụ chỉ dành cho các rung động tự do chứ không phải cho các rung động bắt buộc.

Bị ép

Mặc dù thực tế là loại quá trình này không được học sinh nghiên cứu chi tiết như vậy, nhưng đó là những dao động cưỡng bức thường gặp nhất trong tự nhiên. Đầy đủ một ví dụ điển hình Hiện tượng vật lý này có thể là sự chuyển động của cành trên cây khi có gió. Những dao động như vậy luôn xảy ra dưới ảnh hưởng yếu tố bên ngoài và lực lượng, và chúng phát sinh bất cứ lúc nào.

đặc điểm dao động

Giống như bất kỳ quá trình nào khác, dao động có những đặc điểm riêng. Có sáu tham số chính của quá trình dao động: biên độ, chu kỳ, tần số, pha, độ dịch chuyển và tần số tuần hoàn. Đương nhiên, mỗi người trong số họ có các chỉ định riêng, cũng như các đơn vị đo lường. Hãy phân tích chúng chi tiết hơn một chút, dựa trên một mô tả ngắn gọn. Đồng thời, chúng tôi sẽ không mô tả các công thức được sử dụng để tính toán một giá trị cụ thể, để không gây nhầm lẫn cho người đọc.

Thiên kiến

Đầu tiên là sự dịch chuyển. đặc điểm này chỉ ra sự lệch của vật so với điểm cân bằng trong thời điểm này thời gian. Nó được đo bằng mét (m), ký hiệu phổ biến là x.

biên độ dao động

Giá trị này biểu thị sự dịch chuyển lớn nhất của cơ thể từ điểm cân bằng. Khi có dao động không tắt dần là giá trị hiện có. Nó được đo bằng mét, ký hiệu thường được chấp nhận là x m.

chu kỳ dao động

Một giá trị khác biểu thị thời gian diễn ra một dao động hoàn chỉnh. Ký hiệu thường được chấp nhận là T, được đo bằng giây (s).

Tính thường xuyên

Đặc điểm cuối cùng chúng ta sẽ nói đến là tần số dao động. Giá trị này cho biết số lần dao động trong một khoảng thời gian nhất định. Nó được đo bằng hertz (Hz) và được ký hiệu là ν.

Các loại con lắc

Như vậy là chúng ta đã phân tích dao động cưỡng bức, nói về dao động tự do, nghĩa là cũng nên đề cập đến các loại con lắc dùng để chế tạo và nghiên cứu. rung động miễn phí(Trong điều kiện trường học). Có hai loại - toán học và điều hòa (mùa xuân). Đầu tiên là phần thân được treo bằng một sợi chỉ không thể kéo dài, kích thước của nó bằng l (giá trị quan trọng chính). Thứ hai là một trọng lượng gắn vào lò xo. Ở đây, điều quan trọng là phải biết khối lượng của tải trọng (m) và độ cứng của lò xo (k).

kết luận

Vì vậy, chúng tôi đã phát hiện ra rằng có những rung động cơ học và điện từ, đã cho chúng mô tả ngắn gọn, đã nêu nguyên nhân và điều kiện xuất hiện các loại dao động này. Chúng tôi đã nói một vài từ về các đặc điểm chính của dữ liệu hiện tượng vật lý. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng có những rung động cưỡng bức và những rung động tự do. Xác định xem chúng khác nhau như thế nào. Ngoài ra, chúng tôi đã nói một vài lời về con lắc được sử dụng trong nghiên cứu về dao động cơ học. Chung ta hy vọng thông tin này rất hữu ích cho bạn.

Hiện hữu các loại khác nhau dao động trong vật lý, được đặc trưng bởi các thông số nhất định. Xem xét sự khác biệt chính của chúng, phân loại theo các yếu tố khác nhau.

Định nghĩa cơ bản

Dao động được hiểu là một quá trình trong đó ở những khoảng thời gian đều nhau, các đặc điểm chính của chuyển động có cùng giá trị.

Các dao động như vậy được gọi là tuần hoàn, trong đó các giá trị của các đại lượng cơ bản được lặp lại đều đặn (chu kỳ dao động).

Các loại quá trình dao động

Chúng ta hãy xem xét các loại dao động chính tồn tại trong vật lý cơ bản.

Rung động tự do là những rung động xảy ra trong một hệ thống không chịu các tác động biến đổi bên ngoài sau cú sốc ban đầu.

Một ví dụ về dao động tự do là một con lắc toán học.

Là những dạng dao động cơ học xảy ra trong hệ dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên.

Các tính năng của phân loại

Theo bản chất vật lý của họ, họ phân biệt các loại sau chuyển động dao động:

• cơ khí;
• nhiệt;
• điện từ;
• Trộn.

Theo tùy chọn tương tác với môi trường

Các dạng dao động tương tác với môi trường được chia thành nhiều nhóm.

Dao động cưỡng bức xuất hiện trong hệ dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn. Ví dụ về loại dao động này, chúng ta có thể xem xét chuyển động của tay, lá trên cây.

Đối với dao động điều hòa cưỡng bức có thể xuất hiện hiện tượng cộng hưởng, trong đó tại giá trị bằng nhau tần số của ngoại lực và dao động điều hòa với biên độ tăng mạnh.

Dao động tự nhiên trong hệ dưới tác dụng của nội lực sau khi hệ mất cân bằng. Biến thể đơn giản nhất của dao động tự do là chuyển động của tải được treo trên một sợi chỉ hoặc gắn vào lò xo.

Tự dao động gọi là loại trong đó hệ có một thế năng nhất định dùng để thực hiện dao động. dấu ấn thực tế là biên độ được đặc trưng bởi các thuộc tính của chính hệ thống chứ không phải bởi các điều kiện ban đầu.

Đối với dao động ngẫu nhiên, tải trọng bên ngoài có giá trị ngẫu nhiên.

Các thông số cơ bản của dao động điều hòa

Tất cả các loại dao động đều có những đặc điểm nhất định cần được đề cập riêng.

Biên độ là độ lệch cực đại so với vị trí cân bằng, độ lệch của một giá trị dao động, nó được đo bằng mét.

Chu kỳ là thời gian của một dao động hoàn chỉnh, sau đó các đặc tính của hệ được lặp lại, tính bằng giây.

Tần số được xác định bằng số lần dao động trong một đơn vị thời gian, nó tỉ lệ nghịch với chu kì dao động.

Pha dao động đặc trưng cho trạng thái của hệ.

Đặc trưng của dao động điều hòa

Các loại dao động như vậy xảy ra theo định luật cosin hoặc sin. Fourier quản lý để thiết lập rằng bất kỳ dao động định kỳ nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của các thay đổi điều hòa bằng cách mở rộng một hàm nhất định trong

Ví dụ, xét một con lắc có Thời kỳ nhất định và tần số tuần hoàn.

Nêu đặc điểm của các loại dao động đó? Vật lý xem xét một hệ thống lý tưởng hóa, bao gồm một điểm vật chất, được treo trên một sợi không thể kéo dài không trọng lượng, dao động dưới tác động của trọng lực.

Những loại rung động như vậy có một lượng năng lượng nhất định, chúng phổ biến trong tự nhiên và công nghệ.

Với chuyển động dao động kéo dài, tọa độ của tâm khối lượng của nó thay đổi và với dòng điện xoay chiều, giá trị của cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong mạch thay đổi.

Có nhiều loại dao động điều hòa khác nhau tùy theo bản chất vật lý của chúng: điện từ, cơ học, v.v.

Như dao động cưỡng bức nhô ra lắc phương tiện giao thông, mà di chuyển trên một con đường gồ ghề.

Sự khác biệt chính giữa rung động cưỡng bức và tự do

Các loại dao động điện từ này khác nhau ở tính chất vật lý. Sự hiện diện của lực cản trung bình và lực ma sát dẫn đến sự tắt dần của các dao động tự do. Trong trường hợp dao động cưỡng bức, tổn thất năng lượng được bù bằng nguồn cung cấp bổ sung từ nguồn bên ngoài.

Chu kỳ của con lắc lò xo liên quan đến khối lượng của vật và độ cứng của lò xo. Trong trường hợp con lắc toán học, nó phụ thuộc vào độ dài của sợi chỉ.

Với chu kỳ đã biết, có thể tính tần số riêng của hệ dao động.

Trong công nghệ và tự nhiên, có những biến động với các giá trị khác nhau tần số. Ví dụ, một con lắc dao động Nhà thờ Thánh Isaac Petersburg, có tần số 0,05 Hz, trong khi đối với nguyên tử là vài triệu megahertz.

Sau một khoảng thời gian nhất định, người ta quan sát thấy sự tắt dần của các dao động tự do. Đó là lý do tại sao dao động cưỡng bức được sử dụng trong thực tế. Họ đang có nhu cầu trong một loạt các máy rung. Búa rung là một máy rung sốc, được dùng để đóng các đường ống, cọc và các kết cấu kim loại khác xuống đất.

dao động điện từ

Đặc tính của các loại rung động liên quan đến việc phân tích các yếu tố chính thông số vật lý: điện tích, hiệu điện thế, dòng điện. Là hệ cơ bản dùng để quan sát dao động điện từ, là mạch dao động. Nó được hình thành khi kết nối nối tiếp cuộn dây và tụ điện.

Khi đóng mạch, trong mạch xảy ra dao động điện từ tự do gắn liền với sự biến đổi tuần hoàn sạc điện trên tụ điện và dòng điện trong cuộn dây.

Chúng miễn phí do thực tế là khi chúng được thực hiện, không có tác động bên ngoài nào mà chỉ sử dụng năng lượng được lưu trữ trong mạch.

Trong trường hợp không có tác động bên ngoài, sau một khoảng thời gian nhất định, sự suy giảm của dao động điện từ được quan sát thấy. Gây ra hiện tượng tương tự sẽ có sự phóng điện dần dần của tụ điện, cũng như điện trở mà cuộn dây thực sự có.

Đó là lý do tại sao các dao động tắt dần xảy ra trong một mạch thực. Giảm điện tích trên tụ điện dẫn đến giảm giá trị năng lượng so với giá trị ban đầu của nó. Dần dần, nó sẽ được giải phóng dưới dạng nhiệt trên các dây kết nối và cuộn dây, tụ điện sẽ được phóng điện hoàn toàn và quá trình dao động điện từ sẽ hoàn thành.

Ý nghĩa của những biến động trong khoa học và công nghệ

Bất kỳ chuyển động nào có mức độ lặp lại nhất định đều là dao động. Ví dụ, một con lắc toán học được đặc trưng bởi độ lệch hệ thống theo cả hai hướng so với vị trí thẳng đứng ban đầu.

Đối với con lắc lò xo thực hiện được một dao động toàn phần ứng với chuyển động của nó đi lên và đi xuống so với vị trí ban đầu.

TẠI mạch điện, có điện dung và độ tự cảm thì có sự lặp lại điện tích trên các bản tụ điện. Nguyên nhân của các chuyển động dao động là gì? Con lắc hoạt động do thực tế là lực hấp dẫn làm cho nó trở lại vị trí ban đầu. Trong trường hợp mô hình lò xo, một chức năng tương tự được thực hiện bởi lực đàn hồi của lò xo. Khi đi qua vị trí cân bằng, tải có một vận tốc nhất định, do đó theo quán tính, nó chuyển động qua trạng thái trung bình.

Các dao động điện có thể được giải thích bằng hiệu điện thế tồn tại giữa các bản của một tụ điện tích điện. Ngay cả khi nó được xả hoàn toàn, dòng điện vẫn không biến mất mà được sạc lại.

TẠI công nghệ hiện đại các dao động được sử dụng khác nhau đáng kể về bản chất, mức độ lặp lại, bản chất cũng như "cơ chế" xảy ra.

rung động cơ học cam kết chuỗi nhạc cụ, sóng biển, con lắc. Biến động hóa học liên quan đến sự thay đổi nồng độ chất phản ứng được tính đến khi thực hiện các tương tác khác nhau.

Dao động điện từ cho phép tạo ra các thiết bị kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như điện thoại, thiết bị y tế siêu âm.

Biến động độ sáng của Cepheid được quan tâm đặc biệt trong vật lý thiên văn và các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau đang nghiên cứu chúng.

Sự kết luận

Tất cả các loại rung động có liên quan chặt chẽ với lượng lớn các quá trình kỹ thuật và các hiện tượng vật lý. Tuyệt vời là họ giá trị thực tiễn trong chế tạo máy bay, đóng tàu, xây dựng khu dân cư, kỹ thuật điện, điện tử vô tuyến, y học, khoa học cơ bản. Một ví dụ về quá trình dao động điển hình trong sinh lý học là chuyển động của cơ tim. Rung động cơ học được tìm thấy trong hữu cơ và hóa học vô cơ, khí tượng học, cũng như trong nhiều ngành khoa học tự nhiên khác.

Những nghiên cứu đầu tiên về con lắc toán học được thực hiện vào thế kỷ XVII, và đến cuối thế kỷ XIX, các nhà khoa học đã có thể thiết lập bản chất của dao động điện từ. tiếng Nga nhà khoa học Alexander Popov, người được coi là "cha đẻ" của thông tin vô tuyến, đã tiến hành các thí nghiệm của mình một cách chính xác trên cơ sở lý thuyết dao động điện từ, kết quả nghiên cứu của Thomson, Huygens và Rayleigh. Anh quản lý để tìm thấy công dụng thực tế sóng điện từ, sử dụng chúng để truyền tín hiệu vô tuyến trên một khoảng cách dài.

Viện sĩ P. N. Lebedev trong nhiều năm đã tiến hành các thí nghiệm liên quan đến việc tạo ra dao động điện từ Tân sô cao sử dụng điện trường xoay chiều. Qua nhiều thí nghiệm liên quan đến nhiều loại khác nhau dao động, các nhà khoa học đã xoay sở để tìm ra những lĩnh vực sử dụng tối ưu của chúng trong Khoa học hiện đại Và công nghệ.

Biến động định kỳ

“… biến động tuần hoàn - biến động trong đó mỗi giá trị của đại lượng dao động lặp đi lặp lại qua khoảng thời gian bằng nhau thời gian..."

Nguồn:

"GOST 24346-80 (ST SEV 1926-79). Bang Liên Xô. . Thuật ngữ và định nghĩa"

(được phê duyệt và có hiệu lực bởi Nghị định về Tiêu chuẩn Nhà nước của Liên Xô ngày 31.07.1980 N 3942)

Thuật ngữ chính thức. Akademik.ru. 2012 .

Xem "Dao động định kỳ" là gì trong các từ điển khác:

dao động định kỳ (rung động)- Dao động (dao động), trong đó mỗi giá trị của đại lượng dao động (đặc trưng cho dao động) được lặp đi lặp lại một cách đều đặn. Giải thích Thuật ngữ và định nghĩa cho các khái niệm liên quan chỉ khác nhau Những từ đơn, kết hợp, ... ...

MẠCH MẠCH- các chuyển động hoặc quy trình có mức độ lặp lại nhất định trong thời gian. Bức xạ là đặc trưng của tất cả các hiện tượng tự nhiên: bức xạ của các ngôi sao dao động, bên trong xảy ra các phản ứng tuần hoàn. thuốc độc. phản ứng; Với bằng cấp cao các hành tinh quay... ... bách khoa vật lý

MỘT SỐ RUNG ĐỘNG- biến động định kỳ và dài hạn: ur. m., đất đai (là kết quả của các phong trào epeirogen), khí hậu, ur. hồ, kết thúc của sông băng. Thuật ngữ này đã lỗi thời, vì những dao động định kỳ về cường độ biểu hiện của một số quá trình nhất định có thể là ... ... bách khoa toàn thư địa chất

biến động định kỳ- Dao động cơ học, trong đó trạng thái hệ thống cơ khí lặp đi lặp lại đều đặn. [Bộ sưu tập các điều khoản được đề xuất. Vấn đề 106. Dao động cơ học. Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Ủy ban thuật ngữ khoa học và kỹ thuật. 1987... Cẩm nang phiên dịch viên kỹ thuật

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU- được cài đặt định kỳ với dịch ngược. nhịp điệu rung động. Về cơ bản, chúng đồng bộ, vì chúng có thể được truy tìm trên không gian rộng lớn, chỉ sai lệch ở những nơi, tùy thuộc vào cả chung (địa lý, v.v.) và cục bộ (đặc thù của địa chất ... bách khoa toàn thư địa chất

BIẾN ĐỔI MỰC BIỂN THEO ĐỊNH KỲ- 1. Biến động ur. m. ở dạng dòng chảy và dòng chảy. 2. Giảm và tăng lv theo mùa. m., cũng như hàng năm, lâu năm và thế tục, vì lý do khí hậu. biên độ biến động theo mùa không vượt quá 28 cm, ở vùng biển nội địa, nó ... ... bách khoa toàn thư địa chất

Dao động định kỳ (rung động)- - dao động (rung động), trong đó mỗi giá trị của đại lượng dao động (đặc trưng cho dao động) được lặp lại đều đặn. [GOST 24346 80] Tiêu đề của thuật ngữ: Các loại rung động Tiêu đề bách khoa toàn thư: Thiết bị mài mòn, ... ... Bách khoa toàn thư về thuật ngữ, định nghĩa và giải thích về vật liệu xây dựng

Biến động định kỳ- thay đổi mực nước tùy thuộc vào hiện tượng thủy triều, lượng mưa, thay đổi áp suất không khí và hướng gió trong khu vực. Tần suất thay đổi thường là nửa ngày, theo mùa, hàng năm. ... ... Từ điển hàng hải

dao động- Các chuyển động hoặc quá trình có mức độ lặp lại nhất định trong thời gian [ từ điển thuật ngữ về xây dựng bằng 12 ngôn ngữ (VNIIIS Gosstroy của Liên Xô)] biến động Một yếu tố của chuỗi thời gian, phản ánh các sự kiện định kỳ xảy ra trong nền kinh tế ... Cẩm nang phiên dịch viên kỹ thuật

dao động- một yếu tố của chuỗi thời gian, phản ánh những thay đổi định kỳ xảy ra trong nền kinh tế, ví dụ, những thăng trầm trong sản xuất và tiêu thụ một số hàng hóa. trong kinh tế mô hình toán học cho một khoảng ... ... Từ điển kinh tế và toán học

Sách

• Sóng và dao động phi tuyến, P. S. Landa. Cuốn sách này trình bày hiện đại nhất lý thuyết về dao động phi tuyến và sóng. TỪ điểm duy nhất quan điểm, các quá trình dao động và sóng được xem xét, cả tuần hoàn và ...

đặc điểm chung do dự

Các quá trình nhịp điệu của bất kỳ bản chất nào, được đặc trưng bởi sự lặp lại theo thời gian, được gọi là dao động.

Dao động là một quá trình được đặc trưng bởi độ lặp lại theo thời gian của các tham số mô tả nó. Sự thống nhất của các quy tắc quy trình nhịp nhàng cho phép phát triển một thể thống nhất bộ máy toán họcđể mô tả chúng - lý thuyết về dao động. Có nhiều tính năng mà theo đó biến động có thể được phân loại.

bằng thể chất thiên nhiên hệ dao động phân biệt dao động cơ học và dao động điện từ.

Các dao động được gọi là định kỳ, nếu giá trị đặc trưng cho trạng thái của hệ được lặp lại đều đặn - chu kỳ dao động.

Giai đoạn = Stage (t) - thời gian tối thiểu sau đó trạng thái của hệ dao động được lặp lại, tức là thời gian của một dao động toàn phần.

Đối với những dao động như vậy

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

Dao động tuần hoàn của con lắc đồng hồ Dòng điện xoay chiều, nhịp tim, và sự rung rinh của hàng cây trong cơn gió, tỷ giá hối đoái không theo chu kỳ.

Ngoài chu kỳ, trong trường hợp dao động định kỳ, tần số của chúng được xác định.

Tính thường xuyên()những thứ kia. số dao động trong một đơn vị thời gian.

Tần số là nghịch đảo của chu kỳ dao động,

Đơn vị tần số là Hertz: 1 Hz \u003d 1 s -1, tần số tương ứng với một dao động mỗi giây. Khi mô tả dao động tuần hoàn, người ta cũng sử dụng tần số tuần hoàn– số lần dao động cho 2 π giây:

Với các dao động tuần hoàn, các tham số này không đổi, trong khi với các dao động khác, chúng có thể thay đổi.

Định luật dao động - sự phụ thuộc của một đại lượng dao động điều hòa theo thời gian x(t)- có thể khác. Đơn giản nhất là điều hòa dao động (Hình 3.1), trong đó giá trị dao động thay đổi theo quy luật sin hoặc cosin, cho phép sử dụng một hàm để mô tả quá trình theo thời gian:

Nơi đây: x(t) - giá trị của giá trị dao động tại một thời điểm nhất định t, NHƯNG – biên độ- độ lệch lớn nhất của giá trị dao động so với giá trị trung bình., ω - tần số tuần hoàn, ( ωt+φ) – pha dao động, φ - giai đoạn đầu.

Nhiều quá trình dao động nổi tiếng tuân theo định luật điều hòa. bao gồm đã đề cập ở trên, nhưng quan trọng nhất, với sự giúp đỡ của phương pháp Fourier không tí nào hàm tuần hoàn bị phân hủy thành các thành phần điều hòa ( sóng hài) với nhiều tần số:

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

Ở đây, tần suất chính được xác định bởi khoảng thời gian của quá trình: .

Mỗi sóng hài được đặc trưng bởi tần số ( ) và biên độ ( NHƯNG). Tập hợp các sóng hài được gọi là quang phổ. Phổ của các dao động tuần hoàn là rời rạc (tuyến tính) (Hình 3.1a) và không liên tục tuần hoàn (Hình 3.1b).

Cơm. 3.1 Phổ rời rạc (a) và liên tục (b) của dao động phức tạp

Các loại rung động

Hệ thống dao động có một năng lượng nhất định, do đó các rung động được tạo ra. Năng lượng phụ thuộc vào biên độ và tần số dao động.

Dao động được chia thành các loại sau: dao động tự do hoặc tự nhiên, dao động tắt dần, cưỡng bức, tự dao động.

Tự do dao động xảy ra trong một hệ thống đã từng bị mất cân bằng và sau đó được để lại cho chính nó. Trong trường hợp này, dao động xảy ra với riêng tần số (), không phụ thuộc vào biên độ của chúng, tức là được xác định bởi các thuộc tính của chính hệ thống.

Trong điều kiện thực tế, sự dao động luôn mờ dần, I E. năng lượng giảm dần theo thời gian do tản mát và kết quả là biên độ dao động giảm dần. Sự tiêu tán là sự chuyển đổi không thể đảo ngược của một phần năng lượng của các quá trình có trật tự (“năng lượng trật tự”) thành năng lượng của các quá trình bị rối loạn (“năng lượng hỗn loạn”). Sự tiêu tán xảy ra trong bất kỳ hệ thống mở dao động nào.

Để tạo ra dao động không tắt dần trong hệ thống thựcđịnh kỳ ảnh hưởng bên ngoài- bổ sung định kỳ năng lượng bị mất do tiêu tán. Dao động điều hòa, xảy ra do ảnh hưởng định kỳ bên ngoài ("lực"), được gọi là cưỡng bức. Tần số của chúng trùng với tần số của ngoại lực ( ) và biên độ phụ thuộc vào tỉ số giữa tần số của ngoại lực và tần số riêng của hệ. Tác dụng quan trọng nhất, được thực hiện dưới các rung động cưỡng bức, là cộng hưởng– biên độ tăng mạnh khi tần số của dao động cưỡng bức tiến dần đến tần số riêng của hệ dao động. Tần số cộng hưởng càng gần với tần số của chính nó và biên độ cực đại càng lớn thì độ tiêu tán càng ít.

Tự dao động - dao động không tắt dần xảy ra với chi phí của một nguồn năng lượng, loại và hoạt động của nó được xác định bởi chính hệ thống dao động. Với tự dao động, các đặc điểm chính - biên độ, tần số - được xác định bởi chính hệ thống. Điều này phân biệt các dao động này với các dao động cưỡng bức, trong đó các tham số này phụ thuộc vào các tác động bên ngoài và với các dao động tự nhiên, trong đó tác động bên ngoài thiết lập biên độ dao động. Hệ tự dao động đơn giản nhất bao gồm:

hệ thống dao động (có giảm chấn),

khuếch đại dao động ( nguồn năng lượng),

bộ giới hạn phi tuyến tính (van),

liên kết phản hồi

Với tự dao động, đối với việc thiết lập chúng, tính phi tuyến rất quan trọng, kiểm soát đầu vào và đầu ra của năng lượng nguồn, đồng thời cho phép bạn đặt dao động ở một biên độ nhất định. Ví dụ về các hệ thống tự dao động là: cơ học - đồng hồ quả lắc, nhiệt động lực học - động cơ nhiệt, máy phát điện từ - ống, quang học - laze (máy phát lượng tử quang). Sơ đồ laser được thể hiện trong Hình 4.5. Ở đây hệ dao động là quang học phương tiện hoạt động, lấp đầy bộ cộng hưởng quang học, có một nguồn năng lượng bên ngoài cung cấp quá trình "bơm", một van và phản hồi - một gương bán trong suốt ở đầu ra cộng hưởng quang học, độ phi tuyến được xác định bởi các điều kiện phát xạ kích thích.

Trong tất cả các hệ thống tự dao động, phản hồi điều chỉnh việc bao gồm nguồn bên ngoài và nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống dao động: miễn là đầu vào năng lượng (đóng góp) cao hơn tổn thất, tự kích thích (tích tụ) xảy ra, dao động trong tăng hệ thống; khi năng lượng mất đi bằng với năng lượng thu được, van sẽ đóng lại. Hệ dao động điều hòa ổn định với biên độ không đổi; khi tổn thất tăng lên, biên độ giảm và van mở ra trở lại, sự đóng góp tăng lên, biên độ được phục hồi và van đóng lại.

Rung động cơ học. Thông số dao động. Dao động điều hòa.

do dự Một quá trình được gọi là lặp lại chính xác hoặc xấp xỉ ở những khoảng thời gian nhất định.

Một đặc điểm của dao động là sự có mặt bắt buộc của vị trí cân bằng ổn định trên quỹ đạo, trong đó tổng tất cả các lực tác dụng lên vật bằng 0 được gọi là vị trí cân bằng.

Con lắc toán học được gọi là điểm vật chấtđược treo trên một sợi chỉ mảnh, không trọng lượng và không dãn.

Các thông số của dao động điều hòa.

1. Bù đắp hoặc phối hợp (x) - độ lệch khỏi vị trí cân bằng trong một thời gian nhất định

khoảnh khắc của thời gian.	[x ]=tôi

2. biên độ ( xm) là độ lệch cực đại so với vị trí cân bằng.

[ X tôi ]=tôi

3. Chu kỳ dao động ( t) là thời gian cần thiết để thực hiện một dao động toàn phần.

[t ]=c.

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

con lắc toán học

con lắc lò xo

tôi

https://pandia.ru/text/79/117/images/image006_26.gif" width="134" height="57 src="> Tần suất (tuyến tính) ( N ) – số lần dao động toàn phần trong 1 s.

[n]= Hz

5. Tần số chu kỳ ( w ) – số dao động toàn phần trong 2p giây, tức là xấp xỉ 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">

Bóng trên màn hình dao động.

Phương trình và đồ thị của dao động điều hòa.

Dao động điều hòa - đó là những dao động trong đó toạ độ thay đổi theo thời gian theo quy luật sin hoặc cosin.

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

x=Xtôicos(w t+j 0 )

x - tọa độ,

Xm là biên độ dao động,

w là tần số tuần hoàn,

wt+j 0 = j là pha dao động,

j 0 là pha ban đầu của dao động.

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

Đồ thị là khác nhau chỉ có biên độ

Các đồ thị chỉ khác nhau về chu kỳ (tần số)

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

Nếu biên độ của dao động không đổi theo thời gian thì gọi là dao động không giảm chấn.

Dao động tự nhiên không tính đến lực ma sát, tổng năng lượng cơ học hệ thống, không đổi: eđến + e n = e lông = const.

Dao động tự nhiên không tắt dần.

Với các dao động cưỡng bức, năng lượng được cung cấp liên tục hoặc định kỳ từ một nguồn bên ngoài sẽ bù đắp cho những tổn thất phát sinh do công của lực ma sát và các dao động có thể không bị tắt dần.

động học và năng lượng tiềm năng các cơ thể di chuyển vào nhau khi chúng rung động. Khi độ lệch của hệ so với vị trí cân bằng là cực đại thì thế năng cực đại, động năng bằng không. Khi đi qua vị trí cân bằng thì ngược lại.

Tần số dao động tự do được xác định bởi các thông số của hệ dao động.

Tần số của dao động cưỡng bức được xác định bằng tần số của tác ngoại lực. Biên độ của dao động cưỡng bức còn phụ thuộc vào ngoại lực.

cộng hưởng c

cộng hưởng gọi là độ tăng mạnh biên độ của dao động cưỡng bức khi tần số tác dụng của ngoại lực trùng với tần số dao động tự nhiên của hệ.

Khi tần số w của lực thay đổi trùng với tần số riêng w0 của dao động của hệ thì lực thực hiện công dương trong toàn bộ thời gian, làm tăng biên độ dao động của vật. Ở bất kỳ tần số nào khác, trong một phần của chu kỳ, lực thực hiện công dương và trong phần còn lại của chu kỳ, lực thực hiện công âm.

Khi cộng hưởng, sự gia tăng biên độ dao động có thể dẫn đến sự phá hủy hệ thống.

Năm 1905, dưới móng ngựa của một đội kỵ binh cận vệ, cây cầu Ai Cập bắc qua sông Fontanka ở St.

Tự dao động.

Tự dao động được gọi là dao động không tắt dần trong hệ thống, được hỗ trợ bởi nguồn nội bộ năng lượng trong trường hợp không có sự thay đổi bên ngoài trong lực lượng.

Khác với dao động cưỡng bức, tần số và biên độ của tự dao động được xác định bởi tính chất của chính hệ dao động.

Tự dao động khác với dao động tự do bởi biên độ không phụ thuộc vào thời gian và tác động ngắn hạn ban đầu kích thích quá trình dao động. Một hệ thống tự dao động thường có thể được chia thành ba phần tử:

1) hệ thống dao động;

2) nguồn năng lượng;

3) thiết bị với Phản hồi, điều chỉnh dòng năng lượng từ nguồn vào hệ thống dao động.

Năng lượng do nguồn phát ra trong một khoảng thời gian bằng năng lượng mất đi trong hệ dao động trong cùng thời gian đó.