Le monde physique qui nous entoure est plein demouvement. Il est pratiquement impossible de trouver au moins un corps physique qui pourrait être considéré comme au repos. En plus du mouvement rectiligne de translation uniforme, du mouvement le long d'une trajectoire complexe, du mouvement avec accélération et autres, nous pouvons observer de nos propres yeux ou ressentir l'influence de mouvements périodiquement répétés d'objets matériels.
Un homme a longtemps remarqué les propriétés distinctives etcaractéristiques des mouvements vibratoires et même appris à utiliser les vibrations mécaniques à leurs propres fins. Tous les processus se répétant périodiquement dans le temps peuvent être appelés fluctuations. Les vibrations mécaniques ne sont qu'une partie de ce monde diversifié de phénomènes se produisant pratiquement selon les mêmes lois. À l'aide d'un exemple visuel de mouvements mécaniques répétitifs, vous pouvez établir des règles de base et déterminer les lois par lesquelles se produisent les processus électromagnétiques, électromécaniques et autres oscillatoires.
La nature de l'apparition de vibrations mécaniquesréside dans la transformation périodique de l'énergie potentielle en cinétique. Un exemple de conversion d'énergie lors de vibrations mécaniques peut être décrit en considérant une bille suspendue à un ressort. Au repos, la force de gravité est équilibrée par la force du ressort. Mais dès que le système est forcé de sortir de l'équilibre, provoquant ainsi un mouvement du côté du point d'équilibre, l'énergie potentielle commencera sa transformation en énergie cinétique. Et cela, à son tour, à partir du moment où la balle passe la position zéro, commencera à se transformer en une position potentielle. Ce processus prend tant que les conditions d'existence du système sont proches de la perfection.
Les oscillations sont considérées comme mathématiquement idéales,se produisant selon la loi du sinus ou du cosinus. Ces processus sont généralement appelés vibrations harmoniques. Un exemple idéal de vibrations harmoniques mécaniques est le mouvement d'un pendule dans un espace absolument sans air, lorsqu'il n'y a aucune influence des forces de frottement. Mais c'est un cas totalement irréprochable, ce qui est techniquement très problématique à réaliser.
Les vibrations mécaniques malgré leurdurée, cessent tôt ou tard, et le système prend une position d'équilibre relatif. Cela se produit en raison du gaspillage d'énergie pour surmonter la résistance de l'air, le frottement et d'autres facteurs qui conduisent inévitablement à un ajustement des calculs dans la transition des conditions idéales aux conditions réelles dans lesquelles le système considéré existe.
Approche inévitablement d'une étude approfondie etanalyse, nous arrivons à la nécessité de décrire mathématiquement les vibrations mécaniques. Les formules de ce processus incluent des grandeurs telles que l'amplitude (A), la fréquence d'oscillation (w), la phase initiale (a). Et la fonction de la dépendance du déplacement (x) au temps (t) sous la forme classique a la forme
x = Acos (poids + a).
Il convient également de mentionner la valeur caractérisant les vibrations mécaniques, qui porte le nom de période (T), définie mathématiquement par
T = 2π / w.
Vibrations mécaniques autres que la clartédescriptions de processus de vibration de nature non mécanique, nous nous intéressons à certaines propriétés qui, si elles sont utilisées correctement, peuvent apporter des avantages et, si elles sont ignorées, entraîner des problèmes importants.
Une attention particulière doit être portée au phénomène deun saut d'amplitude lors de vibrations forcées qui se produisent lorsque la fréquence de l'impact de la force motrice s'approche de la fréquence des vibrations naturelles du corps. Cela s'appelle la résonance. Le phénomène de résonance, largement utilisé dans l'électronique et les systèmes mécaniques, est principalement destructeur; il doit être pris en compte lors de la création d'une grande variété de structures et de systèmes mécaniques.
La prochaine manifestation des vibrations mécaniquesest la vibration. Son apparition peut non seulement provoquer un certain inconfort, mais également entraîner l'apparition d'une résonance. Mais, en plus de l'impact négatif, les vibrations locales avec une faible intensité de manifestation peuvent avoir un effet bénéfique sur le corps humain dans son ensemble, améliorant l'état fonctionnel du système nerveux central et même accélérer la cicatrisation des plaies, etc.
Parmi les options pour la manifestation de vibrations mécaniquesle phénomène du son, les ultrasons peuvent être distingués. Les propriétés bénéfiques de ces ondes mécaniques et d'autres manifestations de vibrations mécaniques sont largement utilisées dans diverses branches de la vie humaine.
