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機械振動を研究する

私たちの周りの物理的な世界はいっぱいです動き。静止していると見なすことができる少なくとも1つの物理的な体を見つけることは事実上不可能です。均一に並進する直線運動、複雑な軌道に沿った運動、加速度を伴う運動などに加えて、私たちは自分の目で観察したり、物質的な物体の周期的に繰り返される運動の影響を体験したりできます。

人は長い間独特の特性に気づいていて、振動運動の特徴であり、彼ら自身の目的のために機械的振動を使用することさえ学びました。時間内に定期的に繰り返されるすべてのプロセスは、変動と呼ぶことができます。機械的振動は、実際には同じ法則に従って発生するこの多様な現象の世界の一部にすぎません。機械的な反復運動の良い例を使用して、基本的な規則を作成し、電磁的、電気機械的、およびその他の振動プロセスが発生する法則を決定できます。

機械的振動の発生の性質位置エネルギーから運動エネルギーへの周期的な変換にあります。機械的振動中にエネルギーがどのように変換されるかの例は、ばねに吊るされたボールを考えることで説明できます。静止時、重力はばねの弾性力と釣り合います。しかし、システムが強制的に平衡状態から外れ、それによって平衡点の側からの動きが引き起こされるとすぐに、位置エネルギーは運動エネルギーへの変換を開始します。そして、それは、ボールがゼロ位置を通過した瞬間から、潜在的なものに変化し始めます。このプロセスは、システムが存在するための条件が完全に近づく限り、時間がかかります。

数学的には、振動は理想的であると考えられていますが、サインまたはコサインの法則に従って発生します。このようなプロセスは調和振動と呼ばれます。機械的調和振動の理想的な例は、摩擦力の影響がない場合の、完全に空気のない空間での振り子の動きです。しかし、これは完全に完璧なケースであり、技術的には達成するのが非常に困難です。

それらにもかかわらず、機械的振動持続時間、遅かれ早かれ停止し、システムは相対的な平衡の位置を取ります。これは、空気抵抗、摩擦、および検討中のシステムが存在する理想的な状態から実際の状態への移行における計算の修正に必然的につながるその他の要因を克服するためのエネルギーの浪費が原因で発生します。

必然的に深い研究に近づき、分析では、機械的振動を数学的に記述する必要があります。このプロセスの式には、振幅(A)、発振周波数(w)、初期位相(a)などの量が含まれます。また、古典的な形式での変位(x)の時間(t)への依存性の関数は次の形式になります。

x = Acos(wt + a)。

機械的振動を特徴付ける量についても言及する価値があります。これは、数学的に次のように定義される周期(T)という名前です。

T =2π/ w。

明快さを除いて、機械的振動非機械的性質の振動のプロセスの説明では、正しく使用された場合に特定の利点があり、無視された場合に重大な問題につながるいくつかのプロパティに関心があります。

鋭い現象に特に注意を払う必要があります駆動力の衝撃の周波数が体の自然振動の周波数に近づくときに発生する強制振動中に振幅が急上昇します。それは共鳴と呼ばれています。エレクトロニクス、機械システムで広く使用されている共振の現象は主に破壊的であり、多種多様な機械構造やシステムを作成する際に考慮に入れる必要があります。

機械的振動の次の兆候振動です。その外観は、不快感を引き起こすだけでなく、共鳴を引き起こす可能性があります。しかし、悪影響に加えて、発現の強度が低い局所的な振動は、人体全体に有益な効果をもたらし、中枢神経系の機能状態を改善し、創傷治癒などを加速することさえできます。

機械的振動の兆候の中で音、超音波の現象を区別することができます。これらの力学的波の有用な特性および機械的振動の他の兆候は、人間の生活のさまざまな分野で広く使用されています。

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