Във физиката има различни видове трептения, характеризиращи се с определени параметри. Помислете за техните основни разлики, класификация по различни фактори.
Под колебание се разбира процес, при който на равни интервали от време основните характеристики на движението имат еднакви стойности.
Периодичните трептения се наричат трептения, при които стойностите на основните величини се повтарят на равни интервали (период на колебания).
Разгледайте основните видове вибрации, които съществуват във фундаменталната физика.
Свободни се наричат вибрации, които се появяват в система, която не е изложена на външни променливи влияния след първоначалния удар.
Като пример за свободни трептения е математическо махало.
Тези видове механични вибрации, които се появяват в системата под действието на външна променлива сила.
По своето физическо естество се разграничават следните видове колебателни движения:
Видовете колебания във взаимодействие с околната среда разграничават няколко групи.
Принудителните колебания се появяват в системата под действието на външно периодично действие. Като примери за този вид вибрация можем да разгледаме движението на ръцете, листата по дърветата.
За принудителни хармонични трептения е възможно появата на резонанс, при който за равни стойности на честотата на външното действие и на осцилатора с рязко увеличение на амплитудата.
Това са собствените му трептения в системата подвлиянието на вътрешните сили след това, когато ще бъде извадено от равновесното състояние. Най-простият вариант за свободни вибрации е движението на товара, който е окачен на резба или прикрепен към пружина.
Автоколебанията се наричат видове, при коитосистемата е известен резерв от потенциална енергия, който отива на колебания. Тяхната отличителна черта е фактът, че амплитудата се характеризира със свойствата на самата система, а не от първоначалните условия.
За случайни колебания външното натоварване има произволна стойност.
Всички видове вибрации имат определени характеристики, които трябва да бъдат споменати отделно.
Амплитуда е максималното отклонение от равновесното положение, отклонението на колебателно количество, то се измерва в метри.
Периодът е времето на едно пълно колебание, през което се повтарят характеристиките на системата, изчислени в секунди.
Честотата се определя от броя на трептенията за единица време, тя е обратно пропорционална на периода на трептенията.
Фазата на трептене характеризира състоянието на системата.
Тези видове вибрации възникват съгласно закона.косинус или синус. Фурие успя да установи, че всяко периодично колебание може да бъде представено като сума от хармонични промени чрез разширяване на определена функция в серия на Фурие.
Като пример можем да разгледаме махалото с определен период и циклична честота.
Какво характеризира тези видове трептения?Физиката смята математическото махало за идеализирана система, която се състои от материална точка, която е окачена върху безтегловна необяснима нишка, осцилира под въздействието на гравитацията.
Такива видове вибрации имат определено количество енергия, те са общи в природата и технологиите.
При непрекъснато колебателно движение координатата на неговия център на маса се променя и с променлив ток стойността на тока и напрежението в веригата се променя.
Съществуват различни видове хармонични вибрации по физическо естество: електромагнитни, механични и др.
Треперенето на превозно средство, което се движи по неравен път, действа като принудително трептене.
Тези видове електромагнитни вълни се различават пофизически характеристики. Наличието на сили на средно съпротивление и триене водят до затихване на свободните вибрации. В случай на принудителни трептения, загубите на енергия се компенсират чрез допълнителното му захранване от външен източник.
Периодът на махалото на пролетта е свързан с масата на тялото и сковаността на пружината. В случай на математическо махало зависи от дължината на нишката.
С известен период можете да изчислите естествената честота на колебателната система.
В технологията и природата има вибрации сразлични честоти. Например махалото, което се колебае в катедралата "Св. Исаак" в Санкт Петербург, има честота 0,05 Hz, а за атомите - няколко милиона мегагерца.
След определен период от време се наблюдавазатихване на свободните вибрации. Ето защо в реалната практика се използват принудителни трептения. Те са в търсенето на различни вибриращи машини. Вибрационният чук е ударно-вибрационна машина, която е предназначена за задвижване на тръби, купчини и други метални конструкции в земята.
Характеризирането на видовете вибрации предполагаанализ на основните физични параметри: заряд, напрежение, ток. Като елементарна система, която се използва за наблюдение на електромагнитни вълни, е осцилираща верига. Той се образува, когато намотката и кондензаторът са свързани последователно.
Когато веригата е затворена, в нея възникват свободни електромагнитни трептения, свързани с периодични промени в електрическия заряд на кондензатора и тока в намотката.
Те са безплатни поради факта, че когато са извършени, няма външно въздействие и се използва само енергията, която се съхранява в самата верига.
Ако считаме съпротивлението на намотката за нула и приемем периода на трептене като T, можем да разгледаме едно пълно колебание, направено от системата.
При липса на външни влияния, чрезнаблюдава се определен период от време, затихване на електромагнитните вълни. Причината за това явление ще бъде постепенното изхвърляне на кондензатора, както и съпротивлението, което всъщност има бобината.
Ето защо в истинска верига има такивазатихващи трептения. Намаляването на заряда на кондензатора води до намаляване на енергийната стойност в сравнение с първоначалния индикатор. Постепенно той ще се освободи под формата на топлина върху свързващите проводници и намотката, кондензаторът ще бъде напълно разреден и електромагнитното трептене ще приключи.
Всякакви движения, които имат определеностепен на повтаряемост са колебанията. Например математическото махало се характеризира със систематично отклонение в двете посоки от първоначалното вертикално положение.
При пружинно махало един пълен замах съответства на неговото движение нагоре и надолу от първоначалното положение.
В електрическа верига, която имакапацитет и индуктивност, има повторение на заряда върху плочите на кондензатора. Каква е причината за колебателните движения? Махалото функционира, защото гравитацията го принуждава да се върне в първоначалното си положение. В случай на модел на пружина, подобна функция се изпълнява от силата на пружината. Преминавайки равновесното положение, товарът има определена скорост, поради което по инерция се движи покрай средното състояние.
Електрическите колебания могат да се обяснят с потенциалната разлика, която съществува между плочите на зареден кондензатор. Дори когато е напълно разреден, токът не изчезва, той се презарежда.
В съвременните технологии се използват вибрации, които се различават значително по своята същност, степен на повтаряне, характер, а също и по „механизма“ на външния им вид.
Механичните вибрации се правят от струнимузикални инструменти, морски вълни, махало. Химическите вибрации, свързани с промяна в концентрацията на реагентите, се вземат предвид при осъществяване на различни взаимодействия.
Електромагнитните вибрации правят възможно създаването на различни технически устройства, например телефон, ултразвукови медицински устройства.
Колебанията на яркостта на цефеидите представляват особен интерес за астрофизиката; учени от различни страни ги изучават.
Всички видове вибрации са тясно свързани с огромнитеброят на техническите процеси и физическите явления. Те имат голямо практическо значение в самолетостроенето, корабостроенето, строителството на жилищни комплекси, електротехниката, радиоелектрониката, медицината и фундаменталните науки. Пример за типичен трептящ процес във физиологията е движението на сърдечния мускул. Механични вибрации се срещат в органичната и неорганичната химия, метеорологията, както и в много други природни области.
Първите изследвания на математическото махало бяхаизвършено през седемнадесети век, а до края на деветнадесети век учените успяват да установят естеството на електромагнитните вълни. Руският учен Александър Попов, който се смята за "баща" на радиокомуникациите, е провел експериментите си именно въз основа на теорията за електромагнитните трептения, резултатите от изследванията на Томсън, Хюйгенс, Релей. Той успя да намери практическо приложение за електромагнитните трептения, като ги използва за предаване на радиосигнал на голямо разстояние.
Академик П.Н. В продължение на много години Лебедев провежда експерименти, свързани с получаване на високочестотни електромагнитни трептения с помощта на променливи електрически полета. Благодарение на множество експерименти, свързани с различни видове вибрации, учените са успели да намерят области на оптималното им използване в съвременната наука и технологии.
