Проучваме механични колебания

Физическият свят около нас е пълен с движение. На практика е невъзможно да се намери поне едно физическо тяло, което може да се счита за покой. В допълнение към еднакво транслационни праволинейни движение, движение по сложна траектория, движение с ускорение и други, можем да наблюдаваме със собствените си очи или да изпитаме влиянието на периодично повтаряните движения на материални обекти.

Човекът отдавна забелязва отличителните свойства и характеристики на вибрационните движения и дори се научава да използва механични колебания за собствените си цели. Всички процеси, повтарящи се във времето, могат да се наричат ​​трептения. Механичните трептения са само част от този разнообразен свят от явления, които се срещат в почти същите закони. В ясен пример за механични повтарящи се движения е възможно да се направят основни правила и да се определят законите, чрез които се появяват електромагнитни, електромеханични и други осцилаторни процеси.

Природата на произхода на механичните трептения се състои в периодичната трансформация на потенциалната енергия в кинетична енергия. Опишете пример за това как трансформацията на енергията настъпва при механични вибрации, е възможно, като се има предвид топката, окачена на пружина. В спокойно състояние силата на гравитацията е балансирана сила на еластичност пролетта. Но си струва да се изведе системата от състоянието на равновесие насилствено, като по този начин провокира движение към равновесие, тъй като потенциална енергия ще започне превръщането си в кинетична. И това, от своя страна, от момента на преминаване от топка с нулева позиция ще започне да се трансформира в потенциал. Този процес се осъществява, докато условията за съществуване на системата се доближават до безупречната.

Математически идеал се считат за трептения, възникващи в съответствие със закона на синусите или косинусите. Такива процеси обикновено се наричат ​​хармонични трептения. Идеален пример за механични хармонични трептения е движението на махалото в абсолютно безвъздушно пространство, когато няма влияние на фрикционните сили. Но това е напълно безупречен случай, за да се постигне това, което е технически проблематично.

Механичните трептения, независимо от продължителността им, рано или късно престават и системата заема относително равновесие. Това се случва поради загуба на енергия за преодоляване на съпротивлението на въздуха, триене и други фактори, неминуемо ще доведе до корекция на изчисленията в прехода от идеала за действителните условия, при които е налице въпросната система.

Безспорно се доближаваме до дълбоко проучване и анализ, стигаме до необходимостта да опишем математически механичните колебания. Формулите на този процес включват такива количества като амплитуда (А), честота на трептене (w), началната фаза (а). Функцията на зависимостта на изместването (x) във времето (t) в класическата форма има формата

х = Acos (wt + а).

Заслужава да се отбележи и стойността, характеризираща механичните колебания, наречена период (T), който се определя математически като

T = 2pi- / w.

Механични вибрации, в допълнение към видимостта на не-механично описание на процесите на природата колебание, ние сме заинтересовани в някои от имотите, които, когато се използва правилно, могат да осигурят известна полза, и ако бъдат оставени без надзор, - да доведе до значителни проблеми.

Особено внимание трябва да се обърне на явлението на остър скок в амплитудата при принудителни колебания, Когато честотата на ефекта на движещата сила достигне честотата на естествените колебания на тялото. Тя се нарича резонанс. Широко използвани в електрониката, в механичните системи, явлението резонанс е предимно разрушително, трябва да се има предвид при създаването на най-различни механични структури и системи.

Следващото проявление на механични вибрации е вибрацията. Неговият външен вид може не само да причини някакъв дискомфорт, но и да доведе до появата на резонанс. Но, освен отрицателното въздействие, местните вибрации с малка интензивност на проявление могат благоприятно да повлияят на човешкото тяло като цяло, да подобрят функционалното състояние на централната нервна система и дори да ускоряват изцеление на рани и други подобни.

Сред вариантите на проявление на механични трептения може да се различи феноменът на звука, ултразвук. Полезните свойства на тези механични вълни и други прояви на механични колебания се използват широко в най-разнообразните отрасли на човешката дейност.