Yra įvairių fizikos virpesių tipų, kuriems būdingi tam tikri parametrai. Apsvarstykite jų pagrindinius skirtumus, klasifikavimą pagal įvairius veiksnius.
Pagal virpesius reiškia procesą, kuriame reguliariais intervalais pagrindinės judėjimo charakteristikos turi tas pačias vertes.
Periodiniai skambučiai yra tokie virpesiai, kurių pagrindinių kiekių reikšmės kartojamos vienodais laiko intervalais (virpesių periodas).
Apsvarstykite pagrindinius virpesių tipus, egzistuojančius pagrindinėje fizikoje.
Laisvieji svyravimai yra tie, kurie atsiranda sistemoje, kuri nėra veikiama išorinių kintamųjų poveikių po pradinio užsikimšimo.
Kaip laisvo virpesių pavyzdys yra matematinis švytuoklė.
Tos mechaninės vibracijos rūšys, kurios atsiranda sistemoje veikiant išorinei kintamajai jėgai.
Pagal fizinę prigimtį išskiriami šie tipai:
Sąveikos su aplinka svyravimų rūšys išskiria kelias grupes.
Priverstiniai virpesiai sistemoje atsiranda vykdant išorinį periodinį veiksmą. Kaip šios rūšies vibracijos pavyzdžiai, galime apsvarstyti rankų, lapų ant medžių judėjimą.
Dėl priverstinių harmoninių svyravimų yra įmanoma rezonanso išvaizda, su kuria lygiomis išorinio veiksmo dažnio ir osciliatoriaus reikšmėmis, smarkiai padidinus amplitudę.
Tinkami sistemos svyravimai pagalvidinių jėgų poveikis po jo pusiausvyros. Paprasčiausias laisvo svyravimų variantas yra apkrovos, pakabinamos ant sriegio, judėjimas arba pritvirtintas prie spyruoklės.
Savęs virpesiai yra tipai, kuriuoseSistema turi tam tikrą galimą energijos kiekį, kuris vyksta virpesiams. Jų savitas bruožas yra tai, kad amplitudę apibūdina pačios sistemos savybės, o ne pradinės sąlygos.
Atsitiktinių svyravimų atveju išorinė apkrova turi atsitiktinę vertę.
Visų tipų vibracijos turi tam tikrų savybių, kurias reikėtų paminėti atskirai.
Amplitudė yra didžiausias nukrypimas nuo pusiausvyros padėties, svyruojančio kiekio nuokrypis, matuojamas metrais.
Laikotarpis yra vieno pilno virpesio laikas, po kurio skaičiuojamos sistemos kartojimo charakteristikos sekundėmis.
Dažnis nustatomas pagal laiko vienetų virpesių skaičių, jis yra atvirkščiai proporcingas virpesių laikotarpiui.
Svyravimų fazė apibūdina sistemos būklę.
Šie svyravimai vyksta pagal įstatymus.kosinas ar sinusas. Furjė sugebėjo nustatyti, kad bet koks periodinis virpesis gali būti pateikiamas kaip harmoninių pokyčių suma, išskiriant tam tikrą funkciją Furjė serijoje.
Pavyzdžiui, mes galime apsvarstyti švytuoklę su tam tikru laikotarpiu ir cikliniu dažniu.
Kokie yra šių svyravimų tipai?Fizika matematinį švytuoklį laiko idealizuota sistema, susidedančia iš materialiojo taško, kuris yra pakabintas be svorio nesubrendusios eilutės, svyruoja pagal gravitacijos įtaką.
Šie vibracijų tipai turi tam tikrą energijos kiekį, jie yra paplitę gamtoje ir technologijoje.
Ilgalaikis svyruojantis judėjimas, jo masės centro koordinatė keičiasi ir kintama srovė, srovės ir įtampos reikšmė grandinėje keičiasi.
Yra įvairių fizinių savybių harmoninių vibracijų tipų: elektromagnetiniai, mechaniniai ir kt.
Priverstinės vibracijos - tai riedantis automobilį, kuris važiuoja grubiu keliu.
Šie elektromagnetinių bangų tipai skiriasifizines savybes. Vidutinio atsparumo ir trinties jėgų buvimas sukelia laisvo svyravimų slopinimą. Priverstinių virpesių atveju energijos nuostoliai kompensuojami papildomu tiekimu iš išorinio šaltinio.
Pavasario švytuoklės periodas susieja kūno masę ir spyruoklės standumą. Matematinio švytuoklės atveju tai priklauso nuo siūlų ilgio.
Su žinomu periodu galite apskaičiuoti natūralaus svyravimo sistemos dažnį.
Technologijoje ir gamtoje yra vibracijos suskirtingos dažnio vertės. Pavyzdžiui, švytuoklės, svyruojančios Sankt Peterburgo Šv. Izaoko katedroje, dažnis yra 0,05 Hz, o atomams - keli milijonai megahercų.
Po tam tikro laiko yraslopina laisvas vibracijas. Štai kodėl realioje praktikoje taikomos priverstinės vibracijos. Jie reikalingi įvairiose vibracijos mašinose. Vibracinis plaktukas - tai smūginės vibracijos mašina, skirta vamzdžiams, poliams ir kitoms metalinėms konstrukcijoms važiuoti į žemę.
Siūlomos virpesių tipų charakteristikospagrindinių fizinių parametrų analizė: įkrovimas, įtampa, srovė. Kaip elementinė sistema, naudojama elektromagnetinėms bangoms stebėti, yra virpesinė grandinė. Jis yra suformuotas, kai ritė ir kondensatorius yra sujungti nuosekliai.
Kai grandinė yra uždaryta, jame atsiranda laisvi elektromagnetiniai virpesiai, susiję su periodiniais kondensatoriaus elektros įkrovos pokyčiais ir srovė ritėje.
Jie yra laisvi dėl to, kad, kai jie yra prisiimti, nėra jokios išorinės įtakos, ir naudojama tik energija, kuri yra saugoma pačioje grandinėje.
Jei manome, kad ritės pasipriešinimas yra lygus nuliui, o virpesių laikotarpis laikomas T, galime apsvarstyti vieną pilną sistemos virpesį.
Nesant išorinės įtakos, pertam tikru laikotarpiu pastebimas elektromagnetinio virpesio susilpnėjimas. Šio reiškinio priežastis bus laipsniškas kondensatoriaus iškrovimas, taip pat atsparumas, kurį iš tikrųjų turi ritė.
Štai kodėl tikrojoje grandinėje yraslopinti svyravimai. Sumažėjus kondensatoriaus krūviui, sumažėja energijos vertė, palyginti su jo pradiniu rodikliu. Palaipsniui jis išsiskirs šilumos pavidalu ant jungiamųjų laidų ir ritės, kondensatorius bus visiškai išsikrovęs ir baigsis elektromagnetinis svyravimas.
Bet koks judėjimas, kuris turi tam tikrąpakartojamumo laipsnis yra svyravimai. Pavyzdžiui, matematinei švytuoklei būdingas sistemingas nukrypimas nuo pradinės vertikalios padėties abiem kryptimis.
Spyruokliniam švytuokliui vienas pilnas posūkis atitinka jo judėjimą aukštyn ir žemyn nuo pradinės padėties.
Elektros grandinėje, kuri turitalpos ir induktyvumo, kartojasi krūvis ant kondensatoriaus plokščių. Kokia yra svyruojančių judesių priežastis? Švytuoklė veikia, nes gravitacija priverčia ją grįžti į pradinę padėtį. Spyruoklinio modelio atveju panašią funkciją atlieka spyruoklinė jėga. Praėjus pusiausvyros padėčiai, apkrova turi tam tikrą greitį, todėl, veikdama inerciją, ji juda pro vidurinę būseną.
Elektrinius svyravimus galima paaiškinti potencialų skirtumu, kuris egzistuoja tarp įkrauto kondensatoriaus plokščių. Net ir visiškai išsikrovus, srovė neišnyksta, ji vėl įkraunama.
Šiuolaikinėse technologijose naudojamos vibracijos, kurios labai skiriasi savo prigimtimi, pasikartojimo laipsniu, charakteriu ir jų išvaizdos „mechanizmu“.
Mechanines vibracijas daro stygosmuzikos instrumentai, jūros bangos, švytuoklė. Atliekant įvairias sąveikas, atsižvelgiama į cheminius virpesius, susijusius su reagentų koncentracijos kitimu.
Elektromagnetinės vibracijos leidžia sukurti įvairius techninius prietaisus, pavyzdžiui, telefoną, ultragarsinius medicinos prietaisus.
Cefeidų ryškumo svyravimai ypač domina astrofiziką, juos tyrinėja įvairių šalių mokslininkai.
Visų rūšių vibracijos yra glaudžiai susijusios su didžiulėmistechninių procesų ir fizinių reiškinių skaičius. Jie turi didelę praktinę reikšmę orlaivių statyboje, laivų statyboje, gyvenamųjų kompleksų statyboje, elektrotechnikoje, radijo elektronikoje, medicinoje ir fundamentiniame moksle. Tipiško fiziologijos virpesių proceso pavyzdys yra širdies raumens judėjimas. Mechaniniai virpesiai yra organinėje ir neorganinėje chemijoje, meteorologijoje, taip pat daugelyje kitų gamtos mokslų sričių.
Pirmieji matematinės švytuoklės tyrimai buvoatliktas XVII amžiuje, o XIX amžiaus pabaigoje mokslininkams pavyko nustatyti elektromagnetinių bangų pobūdį. Rusijos mokslininkas Aleksandras Popovas, laikomas radijo ryšio „tėvu“, savo eksperimentus atliko būtent remdamasis elektromagnetinių virpesių teorija, Thomsono, Huygenso, Rayleigho tyrimų rezultatais. Jam pavyko rasti praktinį pritaikymą elektromagnetiniams svyravimams, panaudojant juos radijo signalui perduoti dideliu atstumu.
Akademikas P.N.Daugelį metų Lebedevas vykdė eksperimentus, susijusius su aukšto dažnio elektromagnetinių virpesių gavimu, naudojant kintamą elektrinį lauką. Dėl daugybės eksperimentų, susijusių su įvairiais svyravimais, mokslininkams pavyko rasti jų optimalaus panaudojimo šiuolaikiniame moksle ir technologijose sritis.
