Какво е естественото колебание? стойност

Собствените колебания са процеси, които се отличават с определена повторяемост. Например, те включват движението на часовника на махалото, китарната струна, краката на тунинг тунера, активността на сърцето.

Механични колебания

Предвид физическото естество, естествените колебания могат да бъдат механични, електромагнитни, електромеханични. Нека разгледаме по-подробно първия процес. Собствените трептения се появяват, когато няма допълнително триене, няма външни сили. За такива движения честотата зависи само от характеристиките на дадена система.

Хармонични процеси

Тези естествени трептения приемат промяна в колебателната стойност съгласно закона на косинуса (задължително). Нека анализираме най-простата форма на осцилаторна система, състояща се от топка, окачена на пружина.

В този случай силата на гравитацията балансира еластичността на пружината. Според закона на Хоук има пряка връзка между удължаването му на пролетта и силата, приложена към тялото.

Свойства на еластичната сила

Собствените електромагнитни трептения във веригата са свързани с големината на ефекта върху системата. Силата на еластичност, която е пропорционална на изместването на топчето от равновесното положение, е насочена към равновесното състояние. Преместването на топката под нейно влияние може да бъде описано от закона на косинуса.

Периодът на естествените трептения ще бъде определен математически.

В случай на пружинно махало се разкрива зависимостта от неговата твърдост, както и от масата на товара. Периодът на естествените трептения в този случай може да се изчисли по формулата.

Енергия с хармонично трептене

Стойността е постоянна в случай, че няма сила на триене.

Тъй като възниква колебателното движение, кинетичната енергия периодично се превръща в потенциално количество.

Ускорени колебания

Собствените електромагнитни трептения могат да възникнат в случай, когато системата не е засегната от външни сили. Триенето допринася за намаляване на колебанията, амплитудата им намалява.

Честотата на естествените колебания в осцилаторна верига е свързана със свойствата на системата, както и с интензитета на загубите.

С увеличаването на коефициента на отслабване се наблюдава увеличение в периода на колебателно движение.

Съотношението на амплитудите, които са разделени с интервал, равен на един период, е константа по време на целия процес. Това отношение се нарича намаляващо намаляване.

Собствените колебания в осцилаторната верига са описани от закона на сините (косинусите).

Периодът на трептене е въображаемо количество. Движението има апериодичен характер. Системата, която се извежда от равновесното положение без допълнителни колебания, се връща в първоначалното си състояние. Начинът за привеждане на системата в равновесно състояние се определя от нейните първоначални условия.

резонанс

Периодът на естествените колебания на веригата се определя от хармоничния закон. Принудителните трептения се появяват в системата под действието на периодично променяща се сила. При компилирането уравнения на движението да се има предвид, че в допълнение към принудителния ефект има и такива сили, които действат при свободни трептения: устойчивостта на средата, квази-еластична сила.

Резонансът е рязко увеличение на амплитудата на принудителните трептения, когато честотата на движещата сила е с тенденция към естествената честота на тялото. Всички колебания, които се случват в този случай, се наричат ​​резонансни.

За да се определи връзката между амплитудата и външната сила за принудителни трептения, може да се използва експериментална настройка. С бавното въртене на дръжката на коляно товара се придвижва на пружината надолу и нагоре, подобно на точката на окачването им.

Собствените електромагнитни колебания в осцилаторната верига могат също да изчислят останалите физически параметри на системата.

В случай на по-бързо въртене, колебанията се увеличават и при честота на въртене, равна на самостоятелно, се достига максималната стойност на амплитудата. С последвалото нарастване на скоростта на въртене отново се намалява амплитудата на принудителните трептения на анализирания товар.

Резонансна характеристика

При незначително движение на дръжката товарът почти не променя положението си. Причината за инерцията на пружинното махало, което няма време под влиянието на външна сила, следователно се наблюдава само "трептене на място".

Естествената честота на колебанията във веригата ще съответства на рязко увеличаване на амплитудата на честотата на външното действие.

Графика на такова явление се нарича резонансна крива. Може да се разглежда и като махало на конеца. Ако окачите масивна топка върху багажника, както и няколко светлинни махала с различни дължини на резбата.

Всяко от тези махала има своя собствена честота на трептене, която може да се определи от ускорението на гравитацията, дължината на спиралата.

Ако топката се извади от равновесното състояние, оставяйки леко махало без движение, а след това го пуснете, люлеенето му ще доведе до периодично огъване на пръта. Това ще доведе до ефекта на периодично променящата се еластична сила върху светлинното махало, което ще доведе до принудителни трептения. Постепенно всички те ще имат същата амплитуда, която ще бъде резонанс.

Този феномен може да се види и за метроном, чиято основа е свързана с нишка към оста на махалото. В този случай тя ще се люлее с максимална амплитуда, а след това честотата на махалото "издърпва" нишката съответства на честотата на свободните колебания.

Резонансът възниква в случай, когато външна сила, действаща във времето с свободни трептения, работи с положителна стойност. Това води до увеличаване на амплитудата на осцилаторното движение.

В допълнение към положителното въздействие, феноменът на резонанса често изпълнява отрицателна функция. Например, ако звънецът се разклати, е важно звукът да има въже да действа в един ход с безплатни вибрационни движения на езика.

Прилагане на резонанс

В резонанса се основава работата на честотния регулатор. Устройството е представено под формата на еластични пластини с различна дължина, фиксирани на една обща основа.

В случай на контакт на честотен измервател с осцилираща система, в която се изисква да се определи честотата, табелата, чиято честота е равна на измерената, ще се колебае с максималната амплитуда. След като платината навлезе в резонанса, е възможно да се изчисли честотата на осцилаторната система.

През осемнадесети век, недалеч от френския град Ангерс, отряд от войници се движеше по дължината на верижния мост с дължина 102 метра. Честотата на стъпките им приема стойност, равна на честотата на свободните колебания на моста, което предизвиква резонанс. Това доведе до счупване на веригата, колапс на моста.

През 1906 г. по същата причина египетският мост в Санкт Петербург е разрушен, по който се е преместил ескадрон от кавалери. За да се избегнат такива неприятни явления, сега, когато преминават моста, военните части продължават на свободна стъпка.

Електромагнитни явления

Те са взаимосвързани колебания на магнитни и електрически полета.

Собствените електромагнитни трептения в схемата се появяват, когато системата се извади от равновесното положение, например когато зарядът се зареди от кондензатора, текущата стойност се променя в схемата.

Има електромагнитни колебания в различни електрически вериги. В този случай вибрационното движение произвежда ток, напрежение, заряд, сила на електрическото поле, магнитна индукция и други електродинамични величини.

Те могат да се считат за потиснати колебания, тъй като енергията, съобщена на системата, се загрява.

Тъй като принудителните електромагнитни трептения са процеси във веригата, които се причиняват от периодично променяща се синусоидална електродвижеща сила.

Подобни процеси са описани от същите закони, както при механичните трептения, но имат напълно различна физическа природа. Електрическите феномени са специален случай на електромагнитни процеси със сила, напрежение, променлив ток.

Осцилираща верига

Това е електрическа верига, която се състои от серийно свързан индуктор, кондензатор със специфичен капацитет, съпротивление на съпротивление.

При стабилно равновесно състояние на осцилаторната верига кондензаторът няма заряд и електрически ток не протича през намотката.

Сред основните характеристики на електромагнитните трептения се отбелязва цикличната честота, която е второто производно на заряда по отношение на времето. Фазата на електромагнитните колебания е хармонично количество, описано от закона на синусите (косинуса).

Периодът в осцилаторната верига се определя от формулата на Thomson, зависи от капацитета на кондензатора, както и от индуктивността на намотката с тока. Токът в схемата варира в зависимост от закона на синуса, така че е възможно да се определи фазовото отместване за определено електромагнитно трептене.

AC ток

В рамка, която се върти при постоянна ъглова скорост в хомогенно магнитно поле с определено количество индукция, се определя хармонична емф. Според закона на Фарадей за електромагнитна индукция, те се определят от промяната в магнитния поток, е синусоидална стойност.

Когато външен източник на електромагнитна съвместимост е свързан към осцилаторната верига, навътре в нея възникват принудителни трептения, възникващи при циклична честота, равна на стойността на честотата на самия източник. Те са ненадеждни движения, защото когато се създава заряд, се появява разликата в потенциала, във веригата се появява ток, други физически величини. Това води до хармонични промени в напрежението, тока, които се наричат ​​пулсиращи физически величини.

Тъй като индустриалната честота на променлив ток се приема стойността 50 Hz. За да изчислите количеството топлина, освободена при преминаване през проводник на променлив ток, не прилагайте максималните стойности на мощността, тъй като се постига само в определени интервали от време. За такива цели се използва средна мощност, която е съотношението на цялата енергия, преминаваща през веригата по време на анализирания период до нейната стойност.

Стойността на променливия ток съответства на константна стойност, която произвежда същото количество топлина през периода, както при променливия ток.

трансформатор

Това е устройство, което увеличава или намалява напрежението без значителна загуба на електрическа енергия. Този дизайн се състои от няколко плочи, върху които са фиксирани две намотки с телена намотка. Първичният е свързан с източник на променливо напрежение, а вторият е свързан с устройства, които консумират електрическа енергия. За такова устройство се избира съотношението на трансформация. За step-up трансформатор е по-малко от един, а за step-up трансформатор той има тенденция към 1.

Самостоятелно трептения

Това са системи, които автоматично регулират подаването на енергия от външен източник. Процесите, които се случват в тях, се считат за периодични ненаблъскващи (самостоятелно осцилиращи) действия. Към подобни системи лампа генератор електромагнитни взаимодействия, повикване, часовник.

Съществуват и случаи, в които различни тела участват в различни посоки едновременно в колебания.

Ако съчетаем такива движения, които имат еднакви амплитуди, можем да получим хармонично трептене с по-голяма амплитуда.

По теоремата на Фурие агрегата на прости осцилаторни системи, които могат да бъдат разложени на сложен процес, се счита за хармоничен спектър. Той показва амплитудите и честотите на всички прости колебания, влизащи в такава система. Най-често спектърът се показва графично.

На хоризонталната ос се отбелязват честотите и ординатите показват амплитудите на такава вибрация.

Всяко вибрационно движение: механично, електромагнитно, характеризиращо се с определени физически величини.

На първо място, такива параметри включват амплитуда, период, честота. За всеки параметър има математически изрази, които ви позволяват да правите изчисления, да определите количествено необходимите характеристики.