กระบวนการสั่นเป็นหนึ่งในกระบวนการที่มากที่สุดปรากฏการณ์ทั่วไปในธรรมชาติ ความรู้สาขาต่างๆโดยเฉพาะฟิสิกส์ส่วนใหญ่มีส่วนร่วมในการวิจัยของพวกเขา ในการตอบคำถามที่เรียกว่าการสั่นสะเทือนฟรีเราควรคำนึงว่าหมวดหมู่นี้เป็นจุดเริ่มต้นในการศึกษาปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนที่หลากหลายที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ
มีประเภทต่อไปนี้โดยจำแนกตามเหตุผลดังต่อไปนี้
ตามลักษณะทางกายภาพของพวกเขาการสั่นสะเทือนเชิงกลแม่เหล็กไฟฟ้าและการสั่นแบบผสมมีความโดดเด่นโดยรวมคุณสมบัติที่กล่าวไปแล้ว
ตามวิธีการไหลในสิ่งแวดล้อมการสั่นสะเทือนจะแตกต่างกัน:
- บังคับนั่นคือสิ่งที่เกิดและเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการรบกวนภายนอกหลายประเภทของสภาพแวดล้อมที่เกิดขึ้น ในกรณีนี้ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขของระยะเวลาของการรบกวนเหล่านี้
- การสั่นสะเทือนฟรีเรียกอีกอย่างว่าภายในซึ่งเริ่มต้นโดยคุณสมบัติภายในของระบบและมีลักษณะการทำให้หมาด ๆ บังคับเมื่อการกระทำของกองกำลังภายในหยุดหรือลดลง
- การสั่นตัวเอง - สิ่งที่โดดเด่นด้วยการปรากฏตัวของศักย์ (พลังงานศักย์) ในระบบซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสั่น สิ่งสำคัญกว่าการแกว่งอิสระแตกต่างจากการแกว่งตัวเองคือการพึ่งพาแอมพลิจูดที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงกระตุ้นเริ่มต้นเริ่มต้น แต่ขึ้นอยู่กับลักษณะของระบบทางกายภาพเอง
- พาราเมตริก - นี่คือการสั่นที่เกิดขึ้นเมื่อระบบการสั่นได้รับการกำหนดพารามิเตอร์โดยเจตนาซึ่งเป็นการแสดงคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมภายนอก
- ความผันผวนแบบสุ่มคือปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการสั่นเป็นแบบสุ่มไม่ใช่พาราเมตริก
การสรุปลักษณะเหล่านี้เราสามารถทำได้สรุปได้ว่าในรูปแบบทั่วไปส่วนใหญ่การสั่นคือการเปลี่ยนแปลงในระบบหนึ่งที่มีความถี่ที่แน่นอนเกี่ยวกับสภาวะสมดุล ทรงกลมที่พบบ่อยที่สุดของการแสดงกระบวนการสั่นในธรรมชาติ ได้แก่ ปรากฏการณ์ทางกลเคมีคลื่นและไฟฟ้าดาราศาสตร์แม่เหล็กไฟฟ้าและอื่น ๆ คุณสมบัติทั่วไปของการสั่นสะเทือนทุกโหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นคือพวกมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนถ่ายพลังงาน - การเปลี่ยนพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง
ตามที่ระบุไว้แล้วจุดเริ่มต้นที่การศึกษาธรรมชาติของกระบวนการสั่นคือการศึกษาประเภทของการสั่นแบบอิสระ ลักษณะสำคัญของพวกเขาคือพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
- แอมพลิจูด (A) - ค่าเบี่ยงเบนที่ใหญ่ที่สุดของระบบจากสภาวะสมดุล (มักใช้ค่าเฉลี่ยมากที่สุด)
- ระยะเวลา (T) - ช่วงเวลาหนึ่งซึ่งเป็นไปได้ที่จะแก้ไขการทำซ้ำของสถานะของระบบ
- ความถี่ของการสั่นฟรี (f) - จำนวนการสั่นสะเทือนที่ระบบทำในหน่วยเวลาหนึ่ง พารามิเตอร์นี้วัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz)
ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้จะแสดงโดยสูตรซึ่งลักษณะของการสั่นสะเทือนฟรีเป็นปรากฏการณ์ สำหรับระบบการสั่นที่แตกต่างกันพารามิเตอร์ในสูตรนี้จะรวมอยู่ในชุดค่าผสมต่างๆขึ้นอยู่กับว่าระบบใดกำลังพิจารณาอยู่
ตัวอย่างเช่นในวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ง่ายที่สุดคาบและความถี่มีความสัมพันธ์กันโดยสูตร: f = 1 / T จะเห็นได้ว่าช่วงเวลาและความถี่เป็นค่าซึ่งกันและกัน
หากเราพิจารณาการสั่นแบบอิสระนั้นเกิดขึ้นในระบบเช่นสปริงคงที่ที่มีความยืดหยุ่นบางอย่าง (k) จากนั้นคุณควรหันไปใช้กฎข้อที่สองของนิวตันที่นี่ เมื่อพิจารณาถึงสูตรที่สะท้อนคุณสมบัติของระบบการสั่นที่พิจารณาแล้วจะอยู่ในรูปแบบ: F = -kx สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าหากเราละเลยค่าของแรงเสียดทานและรับมวลเป็นค่าคงที่ระบบดังกล่าวจะแกว่งด้วยช่วงเวลาเดียวกันเสมอแม้ในแอมพลิจูดและเงื่อนไขเริ่มต้นที่แตกต่างกันสำหรับการเกิดขึ้นก็ตาม