Окружающий нас физический мир преисполнен ruch. Niemal niemożliwe jest znalezienie co najmniej jednego ciała fizycznego, które można by uznać za znajdujące się w spoczynku. Oprócz równomiernie translacyjnego ruchu prostoliniowego, ruchu wzdłuż złożonej ścieżki, ruchu z przyspieszeniem i innych, możemy obserwować z pierwszej ręki lub doświadczać wpływu okresowo powtarzanych ruchów obiektów materialnych.
Mężczyzna od dawna zauważył charakterystyczne właściwości icechy ruchów wibracyjnych, a nawet nauczył się wykorzystywać wibracje mechaniczne do własnych celów. Wszystkie procesy cyklicznie powtarzające się w czasie można nazwać fluktuacjami. Drgania mechaniczne są tylko częścią tego różnorodnego świata zjawisk zachodzących praktycznie według tych samych praw. Korzystając z wizualnego przykładu powtarzalnych ruchów mechanicznych, można sformułować podstawowe zasady i określić prawa, według których zachodzą procesy elektromagnetyczne, elektromechaniczne i inne procesy oscylacyjne.
Charakter występowania drgań mechanicznychpolega na okresowej transformacji energii potencjalnej w kinetyczną. Przykład przekształcania energii podczas drgań mechanicznych można opisać, rozważając kulkę zawieszoną na sprężynie. W spoczynku siła grawitacji jest równoważona siłą sprężyny. Ale gdy tylko układ zostanie wypchnięty z równowagi, co spowoduje ruch od strony punktu równowagi, energia potencjalna zacznie przekształcać się w energię kinetyczną. A to z kolei od momentu, gdy piłka minie pozycję zerową, zacznie się przekształcać w potencjalną. Proces ten trwa tak długo, jak długo warunki dla istnienia systemu zbliżają się do ideału.
Oscylacje są uważane za matematycznie idealne,występujące zgodnie z prawem sinusa lub cosinusa. Takie procesy są zwykle nazywane wibracjami harmonicznymi. Idealnym przykładem mechanicznych drgań harmonicznych jest ruch wahadła w przestrzeni absolutnie pozbawionej powietrza, gdy nie ma wpływu sił tarcia. Ale jest to całkowicie bezbłędny przypadek, który jest technicznie bardzo problematyczny do osiągnięcia.
Drgania mechaniczne pomimo ichtrwanie, prędzej czy później ustaje, a system zajmuje pozycję względnej równowagi. Dzieje się tak z powodu marnotrawstwa energii na pokonywanie oporu powietrza, tarcia i innych czynników, które nieuchronnie prowadzą do korekty obliczeń przy przejściu od idealnych do rzeczywistych warunków, w których dany system istnieje.
Nieuchronnie zbliża się do głębokich studiów iAnalizując, dochodzimy do potrzeby matematycznego opisu drgań mechanicznych. Wzory na ten proces uwzględniają takie wielkości, jak amplituda (A), częstotliwość drgań (w), faza początkowa (a). A funkcja zależności przemieszczenia (x) od czasu (t) w klasycznej postaci ma postać
x = Acos (wt + a).
Warto również wspomnieć o wartości charakteryzującej drgania mechaniczne, która ma nazwę - kropka (T), która jest matematycznie definiowana jako
T = 2π / w.
Drgania mechaniczne inne niż klarownośćopisy procesów drganiowych o charakterze niemechanicznym, interesują nas niektóre właściwości, które przy prawidłowym zastosowaniu mogą przynieść pewne korzyści, a jeśli zostaną zignorowane, prowadzą do znacznych problemów.
Szczególną uwagę należy zwrócić na zjawisko ostregoskok amplitudy podczas drgań wymuszonych, które występują, gdy częstotliwość uderzenia siły napędowej zbliża się do częstotliwości drgań własnych ciała. To się nazywa rezonans. Zjawisko rezonansu, szeroko stosowane w elektronice i układach mechanicznych, ma głównie charakter destrukcyjny i należy je uwzględnić przy tworzeniu różnorodnych konstrukcji i układów mechanicznych.
Kolejna manifestacja drgań mechanicznychto wibracja. Jego pojawienie się może powodować nie tylko pewien dyskomfort, ale także prowadzić do wystąpienia rezonansu. Ale oprócz negatywnego wpływu lokalne wibracje o niskiej intensywności manifestacji mogą mieć korzystny wpływ na cały organizm człowieka, poprawiając stan funkcjonalny ośrodkowego układu nerwowego, a nawet przyspieszając gojenie się ran itp.
Wśród opcji manifestacji wibracji mechanicznychmożna wyróżnić zjawisko dźwięku, ultradźwięków. Korzystne właściwości tych fal mechanicznych i innych przejawów drgań mechanicznych są szeroko wykorzystywane w różnych gałęziach życia człowieka.
