Mexanik vibrasiya. Sərbəst və məcburi vibrasiya

"Rənglənmələr Fizikası" - Gəlin faza fərqini tapaq? yerdəyişmə x və sürət?x fazaları arasında. Fərqli təbiətə malik olan, lakin (1) şərtini ödəyən qüvvələr kvazi elastik adlanır. Çünki sinus və kosinus +1 ilə – 1 arasında dəyişir, Faza radyanla ölçülür. , Və ya. 1.5 Harmonik vibrasiyaların enerjisi. Optika bölmələri: həndəsi, dalğa, fizioloji.

"Məcburi salınımların rezonansı" - Dəmir yolu birləşmələri boyunca qatar keçərkən dövri zərbələrin təsiri altında körpünün rezonansı. Radiotexnika sahəsində. Rezonans təbiətdə tez-tez müşahidə olunur və texnologiyada böyük rol oynayır. Rezonans fenomeninin xarakteri əhəmiyyətli dərəcədə salınım sisteminin xüsusiyyətlərindən asılıdır. Rezonansın rolu. Digər hallarda rezonans müsbət rol oynayır, məsələn:

"Tərbiyyəli hərəkət" - Salınım hərəkətinin xüsusiyyəti. Uzaq sağ mövqe. Uzaq sol mövqe. Saat sarkacı. V=0 m/s a=maks. Salınma mexanizmi. Ağac budaqları. Salınan hərəkətlərin nümunələri. Balans mövqeyi. Tikiş maşını iynəsi. Avtomobil yayları. Salınmaların baş verməsi şərtləri. Yelləncək. Salınım hərəkəti.

“Mexanik vibrasiya dərsi” - II. 1. Salınımlar 2. Salınım sistemi. 2. Salınım sistemi - salınan hərəkətləri yerinə yetirməyə qadir olan cisimlər sistemidir. X [m] - yerdəyişmə. 1. Bələdiyyə təhsil müəssisəsi – 2 nömrəli gimnaziya. Pulsuz vibrasiya. 3. Salınım sistemlərinin əsas xassələri. Dərsin texniki dəstəyi:

"Nöqtə salınımı" - Məcburi salınımlar. 11. 10. 13. 12. Aşağı müqavimət. Dinamik əmsal. 4. Salınımların nümunələri. 1. Salınımların nümunələri. Hərəkət sönük və aperiodikdir. Hərəkət = sərbəst vibrasiya + məcburi vibrasiya. 3-cü mühazirə: maddi nöqtənin düzxətti rəqsləri. 6. Sərbəst vibrasiya.

"Fiziki və riyazi sarkaç" - Tatyana Yunchenko tərəfindən tamamlandı. Riyazi sarkaç. Təqdimat

Vibrasiya hərəkətləri ətrafımızdakı həyatda geniş yayılmışdır. Salınımlara misal olaraq: tikiş maşınının iynəsinin hərəkəti, yelləncək, saat sarkacı, uçuş zamanı həşərat qanadları və bir çox başqa cisimləri göstərmək olar.

Bu cisimlərin hərəkətində çoxlu fərqlər tapmaq olar. Məsələn, yelləncək əyri şəkildə hərəkət edir, lakin tikiş maşınının iynəsi düzbucaqlı hərəkət edir; Saatın sarkacı iynəcənin qanadlarından daha böyük yelləncəklə yellənir. Eyni zamanda, bəzi cisimlər digərlərinə nisbətən daha çox sayda rəqsə məruz qala bilər.
Lakin bu hərəkətlərin bütün müxtəlifliyi ilə onların mühüm ümumi xüsusiyyəti var: müəyyən bir müddətdən sonra hər hansı bir cismin hərəkəti təkrarlanır.

Həqiqətən də, əgər top tarazlıq mövqeyindən götürülüb buraxılarsa, o zaman tarazlıq mövqeyindən keçərək əks istiqamətdə sapacaq, dayanacaq və sonra hərəkətə başladığı yerə qayıdacaq. Bu rəqsin ardınca birinciyə bənzər ikinci, üçüncü və s.

Hərəkətin təkrarlandığı müddətə rəqs dövrü deyilir.

Buna görə də deyirlər ki, salınım hərəkəti dövri xarakter daşıyır.

Dövrilikdən əlavə, salınan cisimlərin hərəkəti daha bir ümumi xüsusiyyətə malikdir.

Diqqət edin!

Salınma dövrünə bərabər olan vaxt ərzində istənilən cisim iki dəfə tarazlıq mövqeyindən keçir (əks istiqamətlərdə hərəkət edir).

Bədənin tarazlıq vəziyyətindən dəfələrlə və müxtəlif istiqamətlərdə keçdiyi müntəzəm fasilələrlə təkrarlanan hərəkətlərə mexaniki vibrasiya deyilir.

Bədəni tarazlıq vəziyyətinə qaytaran qüvvələrin təsiri altında cisim sanki özbaşına tərpənə bilər. Əvvəlcə bu qüvvələr bədəndə görülən bəzi işlərə görə yaranır (yayın uzadılması, hündürlüyə qaldırılması və s.), bu da bədənə müəyyən miqdarda enerji verilməsinə səbəb olur. Bu enerji sayəsində vibrasiya yaranır.

Misal:

Yelləncəyin salınımlı hərəkətlər etməsi üçün əvvəlcə ayaqlarınızla itələyərək onu tarazlıq vəziyyətindən çıxarmalı və ya əllərinizlə etməlisiniz.

Titrəmə edən cismə xarici təsirlər olmadıqda onun yalnız ilkin enerji ehtiyatı hesabına baş verən vibrasiyalara sərbəst rəqslər deyilir.

Misal:

Bədənin sərbəst titrəyişlərinə misal olaraq yayda asılmış yükün vibrasiyasını göstərmək olar. Əvvəlcə xarici qüvvələr tərəfindən balanslaşdırılmayan yük, sonradan yalnız "yük-yay" sisteminin daxili qüvvələri - cazibə və elastiklik hesabına salınacaq.

Sistemdə sərbəst rəqslərin baş verməsi üçün şərtlər:

a) sistem sabit tarazlıq vəziyyətində olmalıdır: sistem tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxdıqda, sistemi tarazlıq vəziyyətinə qaytarmağa meylli bir qüvvə yaranmalıdır - bərpaedici qüvvə;
b) tarazlıq vəziyyətində olan enerjisi ilə müqayisədə sistemdə artıq mexaniki enerjinin olması;
c) tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxdıqda sistem tərəfindən alınan artıq enerji, tarazlıq vəziyyətinə qayıtdıqda sürtünmə qüvvələrinin öhdəsindən gəlməyə tamamilə sərf edilməməlidir, yəni. Sistemdəki sürtünmə qüvvələri kifayət qədər kiçik olmalıdır.

Sərbəst salınan cisimlər həmişə digər cisimlərlə qarşılıqlı əlaqədə olur və onlarla birlikdə cisimlər sistemini əmələ gətirir ki, bu da salınım sistemi adlanır.

Sərbəst titrəmə qabiliyyətinə malik olan cisimlərin sistemlərinə salınım sistemləri deyilir.

Bütün salınan sistemlərin əsas ümumi xassələrindən biri onlarda sistemi sabit tarazlıq vəziyyətinə qaytaran qüvvənin yaranmasıdır.

Misal:

Topun sap üzərində salınması halında, top iki qüvvənin təsiri altında sərbəst salınır: cazibə qüvvəsi və ipin elastik qüvvəsi. Onların nəticəsi tarazlıq mövqeyinə yönəldilir.

Cismin hərəkət hallarının zamanla təkrarlandığı, cismin bir-birinin ardınca əks istiqamətlərdə sabit tarazlıq vəziyyətindən keçdiyi hərəkətə mexaniki salınımlı hərəkət deyilir.

Əgər cismin hərəkət halları müəyyən fasilələrlə təkrarlanırsa, onda salınımlar dövri olur. Tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxanda salınımların yarandığı və mövcud olduğu fiziki sistemə (bədən) salınım sistemi deyilir.

Sistemdə salınan proses həm xarici, həm də daxili qüvvələrin təsiri altında baş verə bilər.

Yalnız daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslərə sərbəst deyilir.

Sistemdə sərbəst salınımların baş verməsi üçün aşağıdakılar lazımdır:

1. Sistemin sabit tarazlıq vəziyyətinin olması.Beləliklə, Şəkil 13.1, a-da göstərilən sistemdə sərbəst rəqslər baş verəcək; b və c hallarda onlar yaranmayacaq.
2. Sabit tarazlıq vəziyyətində olan enerji ilə müqayisədə maddi nöqtədə artıq mexaniki enerjinin olması. Beləliklə, sistemdə (Şəkil 13.1, a) məsələn, bədəni tarazlıq vəziyyətindən çıxarmaq lazımdır: yəni. artıq potensial enerjini bildirin.
3. Maddi bir nöqtəyə bərpaedici qüvvənin hərəkəti, yəni. qüvvə həmişə tarazlıq mövqeyinə yönəldilir. Şəkildə göstərilən sistemdə. 13.1, a, bərpaedici qüvvə nəticədə yaranan cazibə qüvvəsi və dəstəyin normal reaksiya qüvvəsidir \(\vec N\).
4. İdeal salınım sistemlərində sürtünmə qüvvələri yoxdur və nəticədə yaranan rəqslər uzun müddət davam edə bilər. Real şəraitdə vibrasiya müqavimət qüvvələrinin iştirakı ilə baş verir. Bir rəqsin yaranması və davam etməsi üçün, sabit tarazlıq mövqeyindən yerdəyişmə zamanı maddi nöqtənin aldığı artıq enerji bu vəziyyətə qayıtdıqda müqaviməti dəf etməyə tamamilə sərf edilməməlidir.

Ədəbiyyat

Aksenoviç L. A. Orta məktəbdə fizika: Nəzəriyyə. Tapşırıqlar. Testlər: Dərslik. ümumi təhsil verən müəssisələr üçün müavinət. mühitlər, təhsil. - səh.367-368.

Mexanik vibrasiya – Bunlar müəyyən fasilələrlə dəqiq və ya təxminən təkrarlanan hərəkətlərdir. (Misal üçün, ağacdakı budağın, saat sarkacının, bulaqlarda avtomobilin titrəməsi və s)

Dəyişmələr var pulsuz Və məcbur.

Daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslərə deyilirpulsuz. Bütün sərbəst vibrasiyalar sönür. (Misal üçün: zərbədən sonra simli vibrasiya)

Xarici vaxtaşırı dəyişən qüvvələrin təsiri altında cisimlərin yaratdığı vibrasiya deyilirməcbur (Misal üçün: dəmirçi çəkiclə işləyərkən metal iş parçasının titrəməsi).

Sərbəst rəqslərin baş verməsi şərtləri :

• Bədən tarazlıq vəziyyətindən çıxarıldıqda, sistemdə onu tarazlıq vəziyyətinə qaytarmağa meylli bir qüvvə yaranmalıdır;
• Sistemdəki sürtünmə qüvvələri çox kiçik olmalıdır (yəni sıfıra meyllidir).

… E qohum → E R → E qohum →…

Bir ipdəki bədən salınımları nümunəsindən istifadə edərək, görürük enerji çevrilməsi . 1-ci mövqedə biz salınım sisteminin tarazlığını müşahidə edirik. Bədənin sürəti və buna görə də kinetik enerjisi maksimumdur. Sarkaç tarazlıq mövqeyindən kənara çıxanda yüksəkliyə qalxır h sıfır səviyyəsinə nisbətən, buna görə də A nöqtəsində sarkaç potensial enerjiyə malikdir E r . Tarazlıq vəziyyətinə keçərkən O nöqtəsinə hündürlük sıfıra enir və yükün sürəti artır və O nöqtəsində bütün potensial enerji E r kinetik enerjiyə çevrilir E kin . Tarazlıqda kinetik enerji maksimum, potensial enerji isə minimumdur. Ətalətlə tarazlıq mövqeyindən keçdikdən sonra kinetik enerji potensial enerjiyə çevrilir, sarkacın sürəti azalır və maksimum

Salınımlar çox yayılmış hərəkət növüdür. Yəqin ki, həyatınızda ən azı bir dəfə küləkdə saatın yellənən sarkacında və ya ağac budaqlarında salınan hərəkətlər görmüsünüz. Çox güman ki, ən azı bir dəfə gitara simlərini çəkmisiniz və onların titrədiyini görmüsünüz. Aydındır ki, öz gözlərinizlə görməmiş olsanız belə, heç olmasa bir tikiş maşınında iynənin və ya mühərrikdəki pistonun necə hərəkət etdiyini təsəvvür edə bilərsiniz.

Yuxarıda göstərilən bütün hallarda, vaxtaşırı təkrarlanan hərəkətləri yerinə yetirən bir bədənimiz var. Məhz belə hərəkətlərə fizikada rəqslər və ya salınımlı hərəkətlər deyilir. Həyatımızda dalğalanmalar çox, çox tez-tez olur.

Səs- Bunlar hava sıxlığı və təzyiqindəki dalğalanmalardır, radio dalğaları- elektrik və maqnit sahələrinin güclərinin dövri dəyişməsi; görünən işıq– həm də elektromaqnit vibrasiyaları, yalnız bir qədər fərqli dalğa uzunluqları və tezlikləri ilə.
Zəlzələlər- yer vibrasiyası, qabarma və çəkilmə– Ayın cazibə qüvvəsi nəticəsində dənizlərin və okeanların səviyyəsinin dəyişməsi və bəzi ərazilərdə 18 metrə çatması; nəbz döyüntüsü– insan ürək əzələsinin dövri daralması və s.
Oyanıqlıq və yuxu, iş və istirahət, qış və yay... Hətta gündəlik işə gedib evə qayıtmağımız belə, müəyyən fasilələrlə tam və ya təqribən təkrarlanan proseslər kimi şərh edilən salınımlar anlayışına düşür.

Salınımlar mexaniki, elektromaqnit, kimyəvi, termodinamik və digər müxtəlif ola bilər. Bu cür müxtəlifliyə baxmayaraq, onların hamısının ümumi cəhətləri çoxdur və buna görə də eyni tənliklərlə təsvir olunur.

Dövri olaraq təkrarlanan hərəkətlərin əsas ümumi xarakteristikası ondan ibarətdir ki, bu hərəkətlər nizamlı fasilələrlə təkrarlanır, rəqs dövrü adlanır.

Ümumiləşdirək:mexaniki vibrasiya - Bunlar tam və ya təxminən bərabər zaman intervallarında təkrarlanan bədən hərəkətləridir.

Fizikanın xüsusi sahəsi - rəqslər nəzəriyyəsi bu hadisələrin qanunauyğunluqlarını öyrənir. Gəmi və təyyarə inşaatçıları, sənaye və nəqliyyat mütəxəssisləri, radiotexnika və akustik avadanlıqların yaradıcıları bunları bilməlidirlər.

Yalnız bu ilkin enerji nəticəsində baş verən titrəmələrə sərbəst vibrasiyalar deyilir. Bu o deməkdir ki, onlar salınan hərəkəti saxlamaq üçün daimi yardıma ehtiyac duymurlar.

Həyat reallığında ən çox dalğalanmalar sürtünmə qüvvələri, hava müqaviməti və s. nəticəsində tədricən zəifləmə ilə baş verir. Buna görə də, sərbəst rəqslər çox vaxt müşahidələr zamanı tədricən zəifləməsi diqqətdən kənarda qala bilən belə rəqslər adlanır.

Bu halda birləşən və vibrasiyalarda bilavasitə iştirak edən bütün cisimlər birlikdə salınan sistem adlanır. Ümumiyyətlə, adətən deyirlər ki, salınım sistemi, salınımların mövcud ola biləcəyi bir sistemdir.

Xüsusilə, sərbəst asılmış bir cisim sap üzərində salınırsa, o zaman salınım sistemi bədənin özü, asma, asma nəyə bağlanır və cəsədin salınmasına səbəb olan cazibə ilə Yeri əhatə edir, onu daim geri qaytarır. istirahət vəziyyətinə.

Belə bir cisim sarkaçdır. Fizikada bir neçə növ sarkaç var: iplik, yay və digərləri. Bir salınan cismin və ya onun asmasının şərti olaraq ip kimi təqdim oluna bildiyi bütün sistemlər iplik sistemləridir. Bu top tarazlıq mövqeyindən kənara çəkilib buraxılarsa, o, başlayacaq tərəddüd, yəni vaxtaşırı tarazlıq mövqeyindən keçərək təkrar hərəkətlər edin.

Yaxşı, yay sarkaçları, təxmin etdiyiniz kimi, yayın elastik qüvvəsinin təsiri altında salına bilən bir bədəndən və müəyyən bir yaydan ibarətdir.

Riyazi sarkaç deyilən sarkaç rəqsləri müşahidə etmək üçün əsas model seçildi. Riyazi sarkaç Kütləsi kütləsi ilə müqayisədə cüzi olan nazik uzanmayan sap üzərində asılmış kiçik ölçülü (ipin uzunluğu ilə müqayisədə) bədən adlanır. orqanlar. Sadə dillə desək, mülahizələrimizdə sarkacın ipini ümumiyyətlə nəzərə almırıq.

Yaxşı, bir iplik sarkaç üçün salınım hərəkətinin necə baş verdiyini özünüz düşünün.

Bir işarə olaraq - bir şəkil.