Il existe différents types d'oscillations en physique, caractérisés par certains paramètres. Considérons leurs principales différences, la classification selon différents facteurs.
Par oscillation, on entend un processus dans lequel, à intervalles réguliers, les caractéristiques de base du mouvement ont les mêmes valeurs.
Les oscillations sont dites périodiques, dans lesquelles les valeurs des grandeurs de base sont répétées à intervalles de temps égaux (période d'oscillation).
Considérez les principaux modes de vibration qui existent en physique fondamentale.
Les vibrations libres sont celles qui surviennent dans un système qui n'est pas soumis à des influences variables externes après le choc initial.
Un exemple de vibrations libres est un pendule mathématique.
Ces types de vibrations mécaniques qui surviennent dans le système sous l'influence d'une force variable externe.
De par leur nature physique, on distingue les types de mouvements oscillatoires suivants:
Les types de vibrations en interaction avec l'environnement distinguent plusieurs groupes.
Des oscillations forcées apparaissent dans le système sous l'action d'une action périodique externe. Comme exemples de ce type de vibration, vous pouvez considérer le mouvement des mains, des feuilles sur les arbres.
Pour les oscillations harmoniques forcées, l'apparition d'une résonance est possible, dans laquelle, à valeurs égales de la fréquence de l'influence externe et de l'oscillateur, avec une forte augmentation de l'amplitude.
Ce sont des oscillations naturelles dans le système souspar l'influence des forces internes après sa sortie d'équilibre. La variante la plus simple des vibrations libres est le mouvement d'un poids qui est suspendu par un fil ou fixé à un ressort.
Les auto-oscillations sont les types dans lesquelsle système a un certain apport d'énergie potentielle, qui va faire des vibrations. Leur particularité est le fait que l'amplitude est caractérisée par les propriétés du système lui-même, et non par les conditions initiales.
Pour les vibrations aléatoires, la charge externe a une valeur aléatoire.
Tous les modes de vibration ont certaines caractéristiques qu'il convient de mentionner séparément.
L'amplitude est appelée l'écart maximal par rapport à la position d'équilibre, l'écart de la valeur fluctuante, elle est mesurée en mètres.
La période est le temps d'une oscillation complète pendant laquelle les caractéristiques du système sont répétées, calculées en secondes.
La fréquence est déterminée par le nombre d'oscillations par unité de temps, elle est inversement proportionnelle à la période d'oscillation.
La phase d'oscillation caractérise l'état du système.
Ces types de vibrations se produisent selon la loicosinus ou sinus. Fourier a pu établir que toute oscillation périodique peut être représentée comme une somme de changements harmoniques en développant une certaine fonction dans une série de Fourier.
À titre d'exemple, considérons un pendule avec une période et une fréquence cyclique spécifiques.
Par quoi ces types de vibrations sont-ils caractérisés?La physique considère le pendule mathématique comme un système idéalisé, qui consiste en un point matériel, suspendu à un fil inextensible en apesanteur, oscille sous l'influence de la gravité.
Ces types de vibrations ont une certaine quantité d'énergie, ils sont communs dans la nature et la technologie.
Avec un mouvement oscillatoire prolongé, la coordonnée de son centre de masse change et avec le courant alternatif, la valeur du courant et de la tension dans le circuit change.
Il existe différents types de vibrations harmoniques selon leur nature physique: électromagnétique, mécanique, etc.
Le tremblement d'un véhicule qui se déplace sur une route inégale agit comme des vibrations forcées.
Ces types d'ondes électromagnétiques diffèrent parcaractéristiques physiques. La présence de résistance du milieu et la force de frottement entraînent un amortissement des vibrations libres. En cas de fluctuations forcées, les pertes d'énergie sont compensées par son apport supplémentaire provenant d'une source externe.
La période d'un pendule à ressort relie la masse corporelle et la rigidité du ressort. Dans le cas d'un pendule mathématique, cela dépend de la longueur du fil.
Avec une période connue, vous pouvez calculer la fréquence propre du système oscillatoire.
Dans la technologie et la nature, il y a des vibrations avecvaleurs de fréquence différentes. Par exemple, un pendule qui oscille dans la cathédrale Saint-Isaac à Saint-Pétersbourg a une fréquence de 0,05 Hz, tandis que pour les atomes, elle est de plusieurs millions de mégahertz.
Après un certain laps de temps,amortissement des vibrations libres. C'est pourquoi les oscillations forcées sont utilisées dans la pratique réelle. Ils sont demandés dans une variété de machines vibrantes. Le marteau vibrant est une machine à vibrations, conçue pour enfoncer des tuyaux, des pieux et d'autres structures métalliques dans le sol.
La caractéristique des modes de vibration supposeanalyse des principaux paramètres physiques: charge, tension, courant. En tant que système élémentaire, qui est utilisé pour observer les oscillations électromagnétiques, est un circuit oscillatoire. Il est formé en connectant une bobine et un condensateur en série.
Lorsque le circuit est fermé, des oscillations électromagnétiques libres s'y produisent, associées à des changements périodiques de la charge électrique sur le condensateur et du courant dans la bobine.
Ils sont libres du fait que lors de leur exécution, il n'y a pas d'influence externe, mais seule l'énergie stockée dans le circuit lui-même est utilisée.
Si nous considérons que la résistance de la bobine est nulle et que la période d'oscillations est T, nous pouvons considérer une oscillation complète effectuée par le système.
En l'absence d'influence extérieure, à traversune certaine période de temps, une atténuation de l'oscillation électromagnétique est observée. La raison de ce phénomène sera la décharge progressive du condensateur, ainsi que la résistance que possède réellement la bobine.
C'est pourquoi dans un vrai circuit il y aoscillations amorties. Une diminution de la charge sur le condensateur entraîne une diminution de la valeur énergétique par rapport à son indicateur d'origine. Peu à peu, il sera libéré sous forme de chaleur sur les fils de connexion et la bobine, le condensateur sera complètement déchargé et l'oscillation électromagnétique se terminera.
Tout mouvement qui a un certainle degré de répétabilité sont des fluctuations. Par exemple, un pendule mathématique est caractérisé par un écart systématique dans les deux sens par rapport à la position verticale initiale.
Pour un pendule à ressort, un balancement complet correspond à son mouvement de haut en bas à partir de la position initiale.
Dans un circuit électrique qui acapacité et inductance, il y a une répétition de la charge sur les plaques du condensateur. Quelle est la raison des mouvements oscillatoires? Le pendule fonctionne du fait que la gravité l'oblige à revenir à sa position d'origine. Dans le cas d'un ressort modèle, une fonction similaire est remplie par la force du ressort. En passant la position d'équilibre, la charge a une certaine vitesse, donc, par inertie, elle passe au-delà de l'état moyen.
Les fluctuations électriques peuvent être expliquées par la différence de potentiel qui existe entre les plaques d'un condensateur chargé. Même lorsqu'il est complètement déchargé, le courant ne disparaît pas, il est rechargé.
Dans la technologie moderne, des vibrations sont utilisées qui diffèrent considérablement par leur nature, leur degré de répétition, leur caractère et aussi le «mécanisme» de leur apparence.
Les vibrations mécaniques sont faites par des cordesinstruments de musique, vagues de la mer, pendule. Les fluctuations chimiques associées à une modification de la concentration des réactifs sont prises en compte lors de la réalisation de diverses interactions.
Les vibrations électromagnétiques permettent de créer divers dispositifs techniques, par exemple un téléphone, des dispositifs médicaux à ultrasons.
Les fluctuations de luminosité des céphéides sont d'un intérêt particulier en astrophysique; des scientifiques de différents pays les étudient.
Toutes sortes de vibrations sont étroitement liées à l'énormele nombre de processus techniques et de phénomènes physiques. Ils sont d'une grande importance pratique dans la construction d'avions, la construction navale, la construction de complexes résidentiels, l'électrotechnique, l'électronique radio, la médecine et les sciences fondamentales. Le mouvement du muscle cardiaque est un exemple de processus oscillatoire typique en physiologie. Les vibrations mécaniques se trouvent dans la chimie organique et inorganique, la météorologie, ainsi que dans de nombreux autres domaines des sciences naturelles.
Les premières études du pendule mathématique ont étéréalisées au XVIIe siècle et à la fin du XIXe siècle, les scientifiques ont pu établir la nature des ondes électromagnétiques. Le scientifique russe Alexander Popov, considéré comme le «père» des radiocommunications, a mené ses expériences précisément sur la base de la théorie des oscillations électromagnétiques, les résultats des recherches de Thomson, Huygens, Rayleigh. Il a réussi à trouver une application pratique pour les oscillations électromagnétiques, à les utiliser pour transmettre un signal radio sur une longue distance.
L'académicien P.N.Pendant de nombreuses années, Lebedev a mené des expériences liées à l'obtention d'oscillations électromagnétiques à haute fréquence en utilisant des champs électriques alternatifs. Grâce à de nombreuses expériences liées à divers types de vibrations, les scientifiques ont réussi à trouver des domaines d'utilisation optimale dans la science et la technologie modernes.
