У физици постоје различите врсте осцилација, које карактеришу одређени параметри. Размотримо њихове главне разлике, класификацију према различитим факторима.
Под осцилацијом се подразумева процес у коме у редовним интервалима основне карактеристике кретања имају исте вредности.
Периодична колебања су она код којих се вредности основних величина понављају у правилним интервалима (период колебања).
Размотримо главне начине вибрације који постоје у фундаменталној физици.
Слободне вибрације су оне које настају у систему који није подложан спољним променљивим утицајима након почетног шока.
Пример слободних вибрација је математичко клатно.
Оне врсте механичких вибрација које настају у систему под утицајем спољне променљиве силе.
Према физичкој природи разликују се следеће врсте осцилаторних покрета:
Врсте вибрација у интеракцији са околином разликују неколико група.
Принудне осцилације се појављују у систему под дејством спољашњег периодичног деловања. Као примере ове врсте вибрација можемо узети у обзир кретање руку, лишћа на дрвећу.
За принудне хармонијске осцилације могућа је појава резонанце у којој се, уз једнаке вредности фреквенције спољног утицаја и осцилатора, уз нагли пораст амплитуде.
То су природне осцилације у систему подутицајем унутрашњих сила након што се извади из равнотеже. Најједноставнија варијанта слободних вибрација је кретање тегова који је окачен на навој или причвршћен за опругу.
Само-осцилације су типови код којих сесистем има одређено снабдевање потенцијалном енергијом која иде за стварање вибрација. Њихова карактеристична карактеристика је чињеница да амплитуду карактеришу особине самог система, а не почетни услови.
За случајне вибрације, спољно оптерећење има случајну вредност.
Сви начини вибрације имају одређене карактеристике, које треба посебно споменути.
Амплитуда се назива максимално одступање од равнотежног положаја, одступање флуктуирајуће вредности, мери се у метрима.
Период је време једне пуне осцилације кроз коју се понављају карактеристике система, рачунато у секундама.
Фреквенција је одређена бројем осцилација у јединици времена, обрнуто је пропорционална периоду осциловања.
Фаза осциловања карактерише стање система.
Овакве вибрације се јављају у складу са закономкосинус или синус. Фурије је успео да утврди да се било које периодично колебање може представити као збир хармонских промена ширењем одређене функције у Фуријеовом низу.
Као пример, узмите клатно са одређеним периодом и цикличном фреквенцијом.
Шта карактеришу ове врсте вибрација?Физика сматра математичко клатно идеализованим системом, који се састоји од материјалне тачке, која је окачена на бестежинској нерастегљивој нити, осцилира под утицајем гравитације.
Ове врсте вибрација имају одређену количину енергије, уобичајене су у природи и технологији.
Са продуженим осцилаторним кретањем мења се координата његовог центра масе, а са наизменичном струјом мења се вредност струје и напона у колу.
Постоје различите врсте хармоничких вибрација према њиховој физичкој природи: електромагнетне, механичке итд.
Присилне вибрације су дрмање возила које се креће неравним путем.
Ове врсте електромагнетних таласа се разликују уфизичке карактеристике. Присуство отпора средине и сила трења доводе до пригушења слободних вибрација. У случају принудних осцилација, губици енергије надокнађују се њеним додатним уносом из спољног извора.
Период опружног клатна повезује телесну масу и укоченост опруге. У случају математичког клатна, то зависи од дужине навоја.
Са познатим периодом можете израчунати природну фреквенцију осцилаторног система.
У технологији и природи постоје вибрације саразличите вредности фреквенције. На пример, клатно које осцилира у катедрали Светог Исака у Санкт Петербургу има фреквенцију од 0,05 Хз, док је за атоме неколико милиона мегахерца.
Након одређеног временског периода,пригушивање слободних вибрација. Због тога се у стварној пракси користе принудне осцилације. Они су тражени у разним машинама за вибрације. Вибрациони чекић је машина за вибрационе ударе дизајнирана за забијање цеви, шипова и других металних конструкција у земљу.
Карактеристика начина вибрација претпостављаанализа основних физичких параметара: наелектрисање, напон, струја. Као основни систем, који се користи за посматрање електромагнетних осцилација, постоји осцилаторно коло. Настаје када су калем и кондензатор повезани у серију.
Када је коло затворено, у њему настају слободне електромагнетне осцилације повезане са периодичним променама електричног наелектрисања на кондензатору и струје у калему.
Они су слободни због чињенице да током њиховог извођења нема спољног утицаја, већ се користи само енергија која је ускладиштена у самом колу.
Ако узмемо у обзир да је отпор завојнице нула, а период осциловања узмемо као Т, можемо узети у обзир једно потпуно осциловање које изводи систем.
У одсуству спољног утицаја, крозтоком одређеног временског периода примећује се слабљење електромагнетних осцилација. Разлог за ову појаву биће постепено пражњење кондензатора, као и отпор који калем заправо поседује.
Због тога у правом колу постојепригушене осцилације. Смањење наелектрисања на кондензатору доводи до смањења енергетске вредности у поређењу са оригиналним индикатором. Постепено ће се ослободити у облику топлоте на спојним жицама и калему, кондензатор ће се потпуно испразнити, а електромагнетно осциловање ће се завршити.
Сваки покрет који има одређеностепен поновљивости су флуктуације. На пример, математичко клатно карактерише систематско одступање у оба смера од почетног вертикалног положаја.
За опружно клатно један пуни замах одговара његовом кретању горе-доле из почетног положаја.
У електричном колу које имакапацитета и индуктивности, постоји понављање наелектрисања на плочама кондензатора. Који је разлог осцилаторних покрета? Клатно функционише због силе гравитације због које се враћа у првобитни положај. У случају модела опруге, сличну функцију врши еластична сила опруге. Пролазећи равнотежни положај, терет има одређену брзину, па се по инерцији креће поред средњег стања.
Електричне осцилације се могу објаснити разликом потенцијала која постоји између плоча наелектрисаног кондензатора. Чак и када се потпуно испразни, струја не нестаје, већ се пуни.
У савременој технологији користе се вибрације које се значајно разликују по својој природи, степену понављања, карактеру, а такође и „механизму“ њиховог изгледа.
Механичке вибрације се праве помоћу жицамузички инструменти, морски таласи, клатно. Хемијске флуктуације повезане са променом концентрације реактаната узимају се у обзир приликом извођења различитих интеракција.
Електромагнетне вибрације омогућавају стварање различитих техничких уређаја, на пример, телефона, ултразвучних медицинских уређаја.
Флуктуације осветљености цефеида посебно су занимљиве за астрофизику; проучавају их научници из различитих земаља.
Све врсте вибрација уско су повезане са огромнимброј техничких процеса и физичких појава. Они су од великог практичног значаја у конструкцији авиона, бродоградњи, изградњи стамбених комплекса, електротехници, радио-електроници, медицини и фундаменталним наукама. Пример типичног осцилаторног процеса у физиологији је кретање срчаног мишића. Механичке вибрације се налазе у органској и неорганској хемији, метеорологији, као и у многим другим природним научним областима.
Прве студије математичког клатна биле суизведена у седамнаестом веку, а до краја деветнаестог века научници су успели да утврде природу електромагнетних таласа. Руски научник Александар Попов, који се сматра „оцем“ радио-комуникација, спроводио је своје експерименте управо на основу теорије електромагнетних осцилација, резултата истраживања Тхомсон-а, Хуигенс-а, Раилеигх-а. Успео је да пронађе практичну примену за електромагнетне осцилације, да их користи за пренос радио сигнала на велику удаљеност.
Академик П.Н.Лебедев је дуги низ година спроводио експерименте у вези са добијањем високофреквентних електромагнетних осцилација помоћу наизменичних електричних поља. Захваљујући бројним експериментима везаним за разне врсте вибрација, научници су успели да пронађу подручја њихове оптималне употребе у савременој науци и технологији.
