Механичке вибрације: шта је то?

Време треба да буде посвећено кратком есеју о осцилаторним кретањима. Али прво морате одговорити на једно важно питање. Шта се подразумева под механичким вибрацијама? Под њима се мисли на кретање, током којег посматрано тело више пута заузима исте позиције у простору.

Физичари разликују непериодичне и периодичне осцилације. Први обухватају оне од којих се координате и друге карактеристике тела не могу описати периодичним функцијама времена. Са другим погледом је лакше. Периодичне осцилације су оне које се могу описати периодичним функцијама времена. Али шта они мисле под тим? У физици, осцилације се често схватају као процеси који се у одређеној мери понављају у времену. А посебно у односу на тему која се разматра, треба рећи следеће. Механичке осцилације могу се условно класификовати на следећи начин:

1. Зависно од услова настанка:
1. Форцед;
2. Селф-осциллатион;
3. Фрее
2. У зависности од промене кинетичке енергије током времена:
1. Хармониц;
2. Савтоотх;
3. Фадинг.

У чланку ће се узети у обзир не сви, већ само неке врсте вибрација. Треба споменути и формуле, њихову употребу и разноликост. Укратко, много њих. Разноврсност у којој су представљене механичке осцилације, формуле за одређивање њихових параметара, навеле су научнике да направе засебне референтне књиге намењене специфичним ситуацијама. Није потребно да сами измишљате нешто. Приликом креирања осцилаторног система потребно је само потрошити пола сата или сат времена да нађемо формулу за одређену ситуацију.

Карактеристичне механичке вибрације

Физичке величине се користе за карактеризацију механичких вибрација, које пружају потребне податке. Амплитуда осцилације је највеће одступање тијела, које се мијења од почетне вриједности положаја. А који је период? У њему, вибрације су време које тело треба да понови све своје покрете, или другим речима, потребно је да се изведе једно понављање покрета. Шта се подразумева под фреквенцијом? Под њом се подразумева број једнак броју осцилација направљених за једну јединицу времена. Често у кућним, школским и универзитетским експериментима учесталост узимања једне секунде. Циклична фреквенција се често користи уместо појма броја осцилација које се јављају по јединици времена и подразумева његов израчун, који је неопходан за извођење једног таквог циклуса.

Хармоничне механичке вибрације

Под хармоничким осцилацијама подразумевају се оне од којих је физичка величина изабрана за карактеристику различита на временском интервалу у облику синусоидне криве, која се лако приказује у графичком моду. Када промените координате материјална тачка према хармонијском закону, импулс, брзина и убрзање такође варирају у складу са њим.

Фрее осциллатионс

Када је осцилација направљена у систему због почетне енергије, она се назива слободна. Као практичан приказ ове врсте физичког процеса користе се специјални модели: опруге и математички клатни. Они вам омогућавају да радите са најчешћим ситуацијама. Као математички клатно, они заузимају тачку која осцилира и виси на нерастављивој и бестежинској нити. Не постоји такав уређај на земљи. Стога је најближи теоретском моделу структура састављена од кугле чији је пречник (величина) знатно мањи од дужине конца. Неопходно је извршити физичке радње. Склоните такву лопту из почетног положаја и отпустите. И тако ће сваки експериментатор моћи да види механичке вибрације. Период, као и њихова фреквенција, зависе искључиво од параметара система: дужине навоја математичког клатна, крутости опруге и масе оптерећења (важно за опругу клатна). Због овога слободне осцилације називају се и сопствене осцилације система. То је сасвим логично. А фреквенција са којом се све дешава зове се системска.

Трансформација енергије током механичких вибрација

Потенцијал и кинетичка енергија када се тело сели у једно друго. Исто је супротно. Када систем одступи од почетног положаја равнотеже до највеће могуће вредности, потенцијална енергија такође достиже своју максималну вредност, док је кинетика тела - минимална. Одвојено, треба рећи за једну заблуду, популарну међу људима. Када се достигне равнотежа, потенцијалне енергије налази се на њеном минимуму (обично се овде сматра да је нула), док кинетика (а то је и момент тела и брзина његовог кретања) достиже максимум. У пракси се узима у обзир нешто друго. У реалним системима постоје не-потенцијалне силе чија вредност није једнака нули. Енергија система се губи због рада потпорних сила, трења ваздуха, унутрашњих опруга или суспензије. Амплитуда осцилације тела се постепено смањује. Такве осцилације се називају пригушене. Ако сила трења је превелико, читава енергија се може потрошити у једном периоду осцилација, а кретање тела неће бити периодично.

Форцед вибратионс

Под присилним осцилацијама разумеју оне од њих које се јављају под утицајем спољашње силе, обављајући посао који се мења у времену. Постоји још једна формулација. Због вањског дотока енергије, он се одржава у систему на довољном нивоу, тако да настају стварне осцилације. Да би то схватили, потребно је паралелирати са стварношћу. Примјер објекта који изводи ову врсту осцилације је замах, на којем сједи једна особа, а друга га замахује. Постоји једна нијанса. Ако спољна сила компензује губитак енергије у систему непрекидно или периодично, без заустављања самог процеса осциловања, они се називају не-федингом.

На опсегу се може приметити следеће. Амплитуда принудних осцилација је у потпуности одређена силом која делује споља, као и односом између природних фреквенција учесника у процесу. И ту је један занимљив феномен. Када се принудне осцилације могу периодично посматрати, долази до наглог повећања амплитуде, што се назива резонанцијом.

Ресонанце

То се дешава у случајевима када сила која утиче на систем постаје веома близу фреквенцији осцилација. Друга опција је могућа. У случају да је учесталост утицајне силе вишеструка осцилација самог система, на који он делује, јавља се и резонанца. Како је то графички приказано? Овисност амплитуда осцилација система о фреквенцији утјецајне силе изражена је помоћу резонантне кривуље.

Ауто осцилације

Њихова употреба само-осцилације пронађена у техници. Они постоје тамо где се одржавају осцилације захваљујући извору енергије, који може аутоматски укључити и искључити сам систем. У таквим случајевима, можете озбиљно размотрити питање додељивања само-осцилаторног статуса систему. Зашто? Моменат када је неопходно снабдевање енергијом за осцилацију прати подсистем одговоран за повратну информацију. У зависности од параметара тела, може да утиче снажно и одмах, или постепено и постепено. Може отворити или затворити могућност да енергија уђе у цјелокупни систем. То је њен главни задатак. Као пример само-осцилујућег система, можемо запамтити сат клатна, где је извор енергије тежина, а сидрени механизам се успешно носи са улогом подсистема повратне спреге који регулише ток кинетике, од које зависе механичке осцилације.

Параметричне осцилације

Под овим типом осцилација дефинишу се они који се јављају у системима који периодично мењају своје параметре. Шта можете рећи о њима? Једина ствар која одређује амплитуду и снагу осцилујућег система су његови параметри.