Lumea fizică din jurul nostru este plină decirculaţie. Este practic imposibil să găsești chiar și un singur corp fizic care ar putea fi considerat ca fiind în repaus. Pe lângă mișcarea rectilinie de translație uniformă, mișcarea de-a lungul unei traiectorii complexe, mișcarea cu accelerație și altele, putem observa cu ochii noștri sau experimenta influența mișcărilor repetate periodic ale obiectelor materiale.
Un om a observat de mult proprietățile distinctive șicaracteristicile mișcărilor vibraționale și chiar au învățat să folosească vibrațiile mecanice în scopuri proprii. Toate procesele care se repetă periodic în timp pot fi numite fluctuații. Vibrațiile mecanice sunt doar o parte a acestei lumi diverse de fenomene care apar practic în conformitate cu aceleași legi. Folosind un exemplu ilustrativ de mișcări repetitive mecanice, se pot elabora reguli de bază și pot determina legile prin care apar procesele electromagnetice, electromecanice și alte procese oscilatorii.
Natura apariției vibrațiilor mecaniceconstă în transformarea periodică a energiei potențiale în energie cinetică. Un exemplu al modului în care energia este convertită în timpul vibrațiilor mecanice poate fi descris luând în considerare o bilă suspendată pe un arc. Într-o stare calmă, forța gravitațională este echilibrată de forța elasticității arcului. Dar de îndată ce sistemul este forțat să iasă din starea de echilibru, provocând astfel mișcarea din partea punctului de echilibru, energia potențială își va începe transformarea în energie cinetică. Și, la rândul său, din momentul în care mingea trece de poziția zero, va începe să se transforme într-una potențială. Acest proces durează atât timp cât condițiile pentru existența sistemului se apropie perfect.
Oscilațiile sunt considerate matematic ideale,care se produce conform legii sinusului sau cosinusului. Astfel de procese sunt numite de obicei vibrații armonice. Un exemplu ideal de vibrații armonice mecanice este mișcarea unui pendul într-un spațiu absolut fără aer, atunci când nu există nicio influență a forțelor de frecare. Dar acesta este un caz complet impecabil, care din punct de vedere tehnic este foarte problematic de realizat.
Vibrații mecanice în ciuda lordurata, mai devreme sau mai târziu încetează, iar sistemul ia o poziție de echilibru relativ. Acest lucru se întâmplă din cauza risipei de energie pentru a depăși rezistența aerului, frecare și alți factori care duc inevitabil la o ajustare a calculelor atunci când se trece de la condiții ideale la condiții reale în care există sistemul în cauză.
Abordarea inevitabilă a studiului profund șianaliză, ajungem la nevoia de a descrie matematic vibrațiile mecanice. Formulele pentru acest proces includ cantități precum amplitudinea (A), frecvența vibrațiilor (w), faza inițială (a). Iar funcția dependenței deplasării (x) de timp (t) în forma clasică are forma
x = Acos (wt + a).
De asemenea, merită menționată valoarea care caracterizează vibrațiile mecanice, care are numele - perioada (T), care este definită matematic ca
T = 2π / w.
Vibrații mecanice, altele decât claritateadescrierile proceselor de vibrații de natură nemecanică, suntem interesați de unele proprietăți care, dacă sunt utilizate corect, pot oferi unele beneficii și, dacă sunt ignorate, pot duce la probleme semnificative.
O atenție deosebită trebuie acordată fenomenului de ascuțireun salt în amplitudine în timpul vibrațiilor forțate care apar atunci când frecvența impactului forței de forțare se apropie de frecvența vibrațiilor naturale ale corpului. Se numește rezonanță. Fenomenul rezonanței, utilizat pe scară largă în electronică, în sistemele mecanice, este în principal distructiv; trebuie luat în considerare atunci când se creează o mare varietate de structuri și sisteme mecanice.
Următoarea manifestare a vibrațiilor mecaniceeste vibrație. Aspectul său poate provoca nu numai un anumit disconfort, dar poate duce și la apariția rezonanței. Dar, pe lângă impactul negativ, vibrațiile locale cu o intensitate redusă de manifestare pot avea un efect benefic asupra corpului uman în ansamblu, îmbunătățind starea funcțională a sistemului nervos central și chiar accelerând vindecarea rănilor etc.
Printre opțiunile pentru manifestarea vibrațiilor mecaniceputeți distinge fenomenul sunetului, ultrasunetelor. Proprietățile benefice ale acestor unde mecanice și ale altor manifestări ale vibrațiilor mecanice sunt utilizate pe scară largă în diferite ramuri ale vieții umane.
