Tipuri și caracteristici ale oscilației
În fizică, în special izolat oscilații de două tipuri - combinații mecanice și electromagnetice și electromecanice, deoarece acestea sunt foarte relevante pentru viața umană. Astfel, vibrațiile mecanice ale densității aerului sunt percepute ca undele electromagnetice de sunet și rapide - lumina. Cu ajutorul sunetului și a luminii primim cea mai mare parte a informațiilor despre lumea din jurul nostru.
Pentru caracteristica oscilație de conversie a unei forme de energie în alta: cinetică - în potențial, magnetice - în energie electrică, etc.
mișcare oscilatorie este un proces caracterizat printr-un anumit grad de repetabilitate a lungul timpului.
În ciuda numărului mare de fenomene oscilatorii care apar în viața noastră (sunet, lumină, unde radio), există modele generale ale acestor fenomene. Prin urmare, doctrina de bază a vibrațiilor mecanice, pe care le au în vedere aici, trebuie să fie fundamentul pentru studiul de orice fel de ezitare.
Astfel, diferite procese sunt descrise aceleași caracteristici oscilatorii și aceleași ecuatii.
Vorbind despre vibrațiile sau oscilațiile ale corpului, ne referim la mișcarea repetată a spate și înapoi pe aceeași traiectorie. Cu alte cuvinte, o astfel de circulație este periodică. Cel mai simplu exemplu de oscilații periodice de mișcare care servesc sarcinii la sfârșitul primăverii. Multe alte tipuri de mișcări oscilatorii prezintă o mare similaritate cu aceste oscilații; Prin urmare, vom examina acest exemplu, în detaliu. Să presupunem că masa de primăvară poate fi ignorată, iar primăvara este montat orizontal, așa cum este prezentat în Fig. 1.1, de asemenea.
La un capăt al arcului este atașat la o greutate de m. care se deplasează pe o suprafață orizontală fără frecare. Orice primăvară are o anumită valoare lungime la care, cu partea de sarcină, pentru a forța nu acționează; În acest caz, se spune că primăvara este într-o poziție de echilibru (x = 0). Dacă mutați marfa spre dreapta, care se întinde arcul sau spre stânga, strânge, actele de primăvară pe sarcină cu o forță de FB. care tinde să-l aducă înapoi în poziția sa de echilibru; o forță numită restabilire. Pentru sistemul nostru FB forță este direct proporțională cu distanța x. la care comprimat sau întins arc:
Ecuația (1.1.1) este valabilă atât timp cât arcul este comprimat, astfel încât bobinele sale vin în contact sau nu sunt întinse peste limita elastică. Semnul minus înseamnă că forța de revenire este întotdeauna opusă direcției de deplasare x.
Constanta k în Formula (1.1.1) este constanta elastică. Pentru a întinde arcul de lungime x. este necesar să se aplice o forță externă:
Ce se întâmplă în cazul în care arcul întins până la o lungime x = A. așa cum se arată în Fig. 1.1, b, și apoi lăsați-l să meargă? Actele de primăvară privind sarcina cu o forță care tinde să revină la poziția sa de echilibru. Dar, din moment ce această putere în funcție de accelerația de sarcină, greutatea ajunge la o poziție de echilibru la o rată semnificativă. Rețineți că, în echilibru, forța care acționează asupra sarcinii este redusă la zero, iar viteza maximă la acel punct. Când sarcina alunecat poziția de echilibru, se deplasează spre stânga, forța arcului incetineste la punctul x = -A (Fig. 1.1 in). Cargo se opreste un moment și apoi începe să se miște în direcția opusă până când ajunge la punctul x = A. unde a început să se miște. Apoi, întregul proces se repetă.
Din exemplele de mai sus, următoarele trei mișcare de vibrație caracteristică:- Repetabilitatea (periodicitate) - mișcare pe aceeași cale înainte și înapoi;
- limitări dincolo de pozițiile extreme;
- forța. descrisă de funcția F = -k x.
Orice sistem de oscilație, în care forța de revenire este direct proporțională cu deplasarea, luată cu semn opus (de exemplu, F = -k x), pendulează. În sine un astfel de sistem este adesea menționată ca un oscilator armonic. Luarea în considerare a vibrațiilor armonice este important din două motive:
- fluctuațiile întâlnite în natură și tehnologie, de multe ori au un caracter aproape armonica;
- Diferite procese discontinue (procese repetate, la intervale regulate) pot fi reprezentate ca superpoziția oscilații armonice.
Prin definiție, acestea se numesc oscilații armonice. dacă dependența unor cantități x = f (t) are forma
x = A φ păcat sau x = A cos φ