Видове и функции на колебание
Във физиката, особено изолирани трептения от два типа - механични и електромагнитни и електромеханични комбинация, тъй като те са от голямо значение за човешкия живот. По този начин, механични вибрации на плътността на въздуха се възприемат като звукови и бързи електромагнитни вълни - светлината. С помощта на звук и светлина, която получаваме по-голямата част от информацията за света около нас.
За колебание характеристика превръщане на една форма на енергия в друга: кинетична - в потенциал, магнитни - в електричество и т.н.
Колебателно движение е процес се характеризира с определена степен на повторяемостта течение на времето.
Въпреки големия брой на колебателните явления се срещат в живота ни (звук, светлина, радиовълни), има общи модели на тези явления. Ето защо, основната доктрина на механичните вибрации, които ние обмислят тук, трябва да е в основата за изучаване на каквато и да е колебание.
По този начин, различни процеси са описани колебания същите характеристики и същите уравнения.
Като говорим за вибрациите или колебанията на на тялото, имаме предвид повтори движението на гърба му и напред по същата траектория. С други думи, това движение е периодично. Най-простият пример за периодичните колебания за движение, обслужващи натоварване в края на пролетта. Много други видове колебания движения показват голямо сходство с тези трептения; Ето защо, ние ще разгледаме този пример по-подробно. Да приемем, че масата на пружината може да се пренебрегне, както и че пролетта е монтиран хоризонтално, както е показано на фиг. 1.1, както и.
Към единия край на пружината е свързан с тегло m. която се движи върху хоризонтална повърхност без триене. Всяка пролет има определена стойност дължина, на която със своя товар страна на силата не действа; В този случай казваме, че пружината е в състояние на равновесие (х = 0). Ако преместите товара на правото, стречинг пролетта или наляво, това, пролетта действа на товара, с FB сила притискане. който се стреми да го върне в своето равновесно положение; сила, наречена възстановяване. За нашата система FB в сила е пряко пропорционално на разстояние х. към който компресира или опъната пружина:
Уравнение (1.1.1) е валиден, докато пружината се свива, така че неговите бобини влязат в контакт или не се разтягат отвъд границата на еластичност. В знак минус означава, че възстановяването на силата винаги е противоположна на посоката на движение на х.
Постоянното к във формула (1.1.1) е константата на пружината. За да се простират на пружината от х дължина. е необходимо да се прилага външна сила:
Какво се случва, ако пролетта опъната с дължина х = A., както е показано на фиг. 1,1, б, а след това го пусна? пролетни действа на товара със сила, която има тенденция да се върнат в своето равновесно положение. Но тъй като това право в съответствие с ускоряването на товара, теглото въпрос за позицията на равновесие при значителен процент. Имайте предвид, че в равновесие силите, действащи върху натоварването се намалява до нула, а скоростта в този момент максимум. Когато натоварването пъхна равновесно положение, се движи наляво, силата на пружината забавя в точка х = -A (фиг. 1.1). Cargo спира за момент и след това започва да се движи в обратна посока, докато не стигнал до точка х = А., където той започва да се движи. След това целият процес се повтаря.
От горните примери, следните три характеристика вибрационното движение:- Повторяемост (периодичност) - движение по същия път назад и напред;
- ограничения извън крайните положения;
- силата. описан от функция F = -k х.
Всяко колебание система, при което възвратната сила е пряко пропорционална на изместване, взети с обратен знак (например, F = -k х), се колебае. Сама по себе си тази система често се нарича като хармоничен осцилатор. Разглеждане на хармонични трептения е важно по две причини:
- колебания, срещани в природата и технологиите, често имат характер в близост до хармонична;
- Различни периодичен процес (процеси, повтарящи се на равни интервали) могат да бъдат представени като наслагване на хармонични трептения.
По дефиниция, те се наричат хармонични трептения. ако зависимостта на някои количество х = F (т) има формата
х = A φ грях или X = A COS φ