Existen diferentes tipos de oscilaciones en física, caracterizadas por ciertos parámetros. Considere sus principales diferencias, clasificación por diversos factores.
Por oscilación se entiende un proceso en el que, a intervalos regulares, las características básicas del movimiento tienen los mismos valores.
Las oscilaciones periódicas se denominan oscilaciones en las que los valores de las cantidades básicas se repiten a intervalos regulares (período de oscilación).
Considere los principales tipos de vibraciones que existen en la física fundamental.
Las llamadas libres se llaman vibraciones que ocurren en un sistema que no está expuesto a influencias variables externas después del choque inicial.
Como ejemplo de oscilaciones libres es un péndulo matemático.
Esos tipos de vibraciones mecánicas que ocurren en el sistema bajo la acción de una fuerza variable externa.
Por su naturaleza física, se distinguen los siguientes tipos de movimientos oscilatorios:
Los tipos de fluctuaciones en la interacción con el entorno distinguen a varios grupos.
Las oscilaciones forzadas aparecen en el sistema bajo la acción de una acción periódica externa. Como ejemplos de este tipo de oscilación, puede considerar el movimiento de las manos, las hojas en los árboles.
Para oscilaciones armónicas forzadas, es posible la aparición de una resonancia, en la que para valores iguales de la frecuencia de la acción externa y el oscilador con un fuerte aumento de amplitud.
Estas son vibraciones naturales en el sistema bajoLa influencia de las fuerzas internas después de cuando se eliminará del estado de equilibrio. La opción más simple para las vibraciones libres es el movimiento de la carga, que está suspendida en un hilo o unida a un resorte.
Las autooscilaciones se llaman especies en las queEl sistema es una cierta reserva de energía potencial, que va a cometer oscilaciones. Su característica distintiva es el hecho de que la amplitud se caracteriza por las propiedades del sistema en sí, y no por las condiciones iniciales.
Para fluctuaciones aleatorias, la carga externa tiene un valor aleatorio.
Todos los tipos de vibraciones tienen ciertas características, que deben mencionarse por separado.
La amplitud es la desviación máxima de la posición de equilibrio, la desviación de una cantidad oscilante, se mide en metros.
El período es el tiempo de una oscilación completa, a través del cual las características del sistema se repiten, calculadas en segundos.
La frecuencia está determinada por el número de oscilaciones por unidad de tiempo, es inversamente proporcional al período de oscilaciones.
La fase de oscilación caracteriza el estado del sistema.
Estos tipos de vibraciones ocurren bajo la ley.coseno o seno. Fourier pudo establecer que cualquier oscilación periódica puede representarse como la suma de los cambios armónicos al expandir una determinada función en una serie de Fourier.
Como ejemplo, podemos considerar un péndulo que tiene un cierto período y una frecuencia cíclica.
¿Qué caracteriza a este tipo de oscilaciones?La física considera que el péndulo matemático es un sistema idealizado, que consiste en un punto material, que está suspendido en un hilo inextensible sin peso, oscila bajo la influencia de la gravedad.
Tales tipos de vibraciones tienen una cierta cantidad de energía, son comunes en la naturaleza y la tecnología.
Con movimiento oscilatorio continuo, la coordenada de su centro de masa cambia, y con corriente alterna, el valor de corriente y voltaje en el circuito cambia.
Existen diferentes tipos de vibraciones armónicas por naturaleza física: electromagnética, mecánica, etc.
La sacudida de un vehículo que se mueve a lo largo de una carretera irregular actúa como una oscilación forzada.
Estos tipos de ondas electromagnéticas difieren encaracterísticas físicas La presencia de resistencia media y fuerzas de fricción conducen a la amortiguación de las vibraciones libres. En el caso de oscilaciones forzadas, las pérdidas de energía se compensan con su suministro adicional de una fuente externa.
El período del péndulo del resorte relaciona la masa del cuerpo y la rigidez del resorte. En el caso de un péndulo matemático, depende de la longitud del hilo.
Con un período conocido, puede calcular la frecuencia natural del sistema oscilatorio.
En tecnología y naturaleza, hay vibraciones condiferentes frecuencias Por ejemplo, el péndulo, que oscila en la Catedral de San Isaac en San Petersburgo, tiene una frecuencia de 0.05 Hz, y para los átomos es de varios millones de megahercios.
Después de cierto período de tiempo se observaatenuación de vibraciones libres. Es por eso que en la práctica real se utilizan oscilaciones forzadas. Tienen demanda en una variedad de máquinas vibratorias. El martillo vibratorio es una máquina de vibración de choque, que está diseñada para conducir tuberías, pilas y otras estructuras metálicas al suelo.
La caracterización de los tipos de oscilaciones sugiereAnálisis de los principales parámetros físicos: carga, tensión, corriente. Como sistema elemental, que se usa para observar ondas electromagnéticas, es un circuito oscilatorio. Se forma cuando la bobina y el condensador están conectados en serie.
Cuando el circuito está cerrado, se producen oscilaciones electromagnéticas libres en él, asociadas con cambios periódicos en la carga eléctrica del condensador y la corriente en la bobina.
Son libres debido al hecho de que cuando se comprometen no hay influencia externa, sino que solo se utiliza la energía almacenada en el circuito.
Si consideramos que la resistencia de la bobina es cero, y tomamos el período de oscilación como T, podemos considerar una oscilación completa realizada por el sistema.
En ausencia de influencias externas, a través decierto período de tiempo, se observa atenuación de ondas electromagnéticas. La causa de este fenómeno será la descarga gradual del condensador, así como la resistencia que realmente tiene la bobina.
Es por eso que en el circuito real ocurrenOscilaciones amortiguadas. Una disminución en la carga en el condensador conduce a una disminución en el valor de energía en comparación con su valor inicial. Gradualmente, se liberará en forma de calor en los cables de conexión y la bobina, el condensador se descargará por completo y la oscilación electromagnética terminará.
Cualquier movimiento que tenga un ciertoEl grado de repetibilidad son las fluctuaciones. Por ejemplo, un péndulo matemático se caracteriza por una desviación sistemática en ambas direcciones desde la posición vertical original.
Para un péndulo de resorte, un giro completo corresponde a su movimiento hacia arriba y hacia abajo desde la posición inicial.
En un circuito eléctrico que tienecapacitancia e inductancia, hay una repetición de carga en las placas del condensador. ¿Cuál es la razón de los movimientos oscilatorios? El péndulo funciona debido al hecho de que la gravedad lo obliga a volver a su posición original. En el caso de un modelo de resorte, la fuerza del resorte realiza una función similar. Al pasar la posición de equilibrio, la carga tiene una cierta velocidad, por lo tanto, por inercia, se mueve más allá del estado promedio.
Las vibraciones eléctricas pueden explicarse por la diferencia de potencial existente entre las placas de un condensador cargado. Incluso con su descarga completa, la corriente no desaparece, la recarga se lleva a cabo.
En la tecnología moderna, se utilizan vibraciones, que difieren significativamente en la naturaleza, el grado de repetibilidad, la naturaleza, así como el "mecanismo" de ocurrencia.
Las vibraciones mecánicas hacen cuerdasinstrumentos musicales, olas del mar, péndulo. Las vibraciones químicas asociadas con los cambios en la concentración de las sustancias que reaccionan se tienen en cuenta durante varias interacciones.
Las vibraciones electromagnéticas le permiten crear diversos dispositivos técnicos, por ejemplo, teléfono, dispositivos médicos ultrasónicos.
Las fluctuaciones en el brillo de las cefeidas son de particular interés en astrofísica, son estudiadas por científicos de diferentes países.
Todo tipo de vibraciones están estrechamente relacionadas con elNúmero de procesos técnicos y fenómenos físicos. Su importancia práctica en la construcción de aeronaves, construcción naval, construcción de complejos residenciales, ingeniería eléctrica, electrónica, medicina y ciencias fundamentales es excelente. Un ejemplo de un proceso oscilatorio típico en fisiología es el movimiento del músculo cardíaco. Las vibraciones mecánicas se encuentran en la química orgánica e inorgánica, la meteorología, así como en muchos otros campos de las ciencias naturales.
Los primeros estudios de un péndulo matemático fueronllevado a cabo en el siglo XVII, y para fines del siglo XIX, los científicos pudieron establecer la naturaleza de las ondas electromagnéticas. El científico ruso Alexander Popov, considerado el "padre" de las comunicaciones por radio, realizó sus experimentos precisamente sobre la base de la teoría de las ondas electromagnéticas, los resultados de los estudios de Thomson, Huygens y Rayleigh. Logró encontrar una aplicación práctica de ondas electromagnéticas, usarlas para transmitir una señal de radio a larga distancia.
Académico P.N.Durante muchos años, Lebedev realizó experimentos relacionados con la obtención de oscilaciones electromagnéticas de alta frecuencia utilizando campos eléctricos alternos. Gracias a numerosos experimentos asociados con varios tipos de oscilaciones, los científicos pudieron encontrar áreas de su uso óptimo en la ciencia y la tecnología modernas.
