Проучваме трептенията - фазата на трептенията
Вибрационните процеси са важен елемент на съвременната наука и технология, поради което вниманието винаги е било насочено към изучаването им като един от "вечните" проблеми. Задачата на всяко познание не е просто любопитство, а неговата употреба в ежедневието. И за това има нови технически системи и механизми, които се появяват ежедневно. Те са в движение, проявяват същността си, изпълняват някаква работа или са неподвижни, запазват потенциала си да преминат към състояние на движение при определени условия. И какво е движението? Без да се впускаме в джунглата, ще приемем най-простата интерпретация: промяна в положението на материалното тяло по отношение на всяка координатна система, която по традиция се счита за неподвижна.
Сред огромния брой възможни варианти на движение, вибрацията е от особен интерес, което се различава в това, че системата повтаря промяната в нейните координати (или физически величини) на определени интервали от времеви цикли. Такива трептения се наричат периодични или циклични. Сред тях има отделен клас хармонични колебания, в които характерните черти (скорост, ускорение, позиция в космоса и т.н.) се променят във времето съгласно хармоничния закон, т.е. има синусоидална форма. Забележителна характеристика на хармоничните трептения е, че тяхната комбинация представлява всякакви други възможности, включително и нехармонични. Една много важна концепция във физиката е "фазата на трептенията", което означава да се фиксира позицията на осцилиращо тяло в даден момент от времето. Фазата в ъгловите единици - радиани се измерва, тя е доста условна, също като удобна техника за обясняване на периодичните процеси. С други думи, фазата определя стойността на текущото състояние на осцилаторната система. Това не може да бъде другояче, защото фазата на трептенията е аргумент на функция, която описва тези колебания. Истинската стойност на една фаза за движение на осцилаторния характер може да означава координати, скорост и други физически параметри, които се различават според хармоничния закон, но зависимостта от времето е обща за тях.
шоу каква е фазата това изобщо не е трудно - за това ви е необходима проста механична система - нишка, дължина r и окачена "материална точка" - тегло. Фиксираме нишката в центъра на правоъгълната координатна система и правим нашето "махало" да се върти. Нека приемем, че той с готовност прави това с ъгловата скорост w. Тогава, по време t, ъгълът на въртене на товара е phi = wt. В допълнение, в този израз, началната фаза на трептенията под формата на ъгъл phi-0 - позицията на системата преди началото на движението. Така общият ъгъл на въртене, фазата, се изчислява от зависимостта phi- = wt + Фи-0. Тогава може да се изпише изразът за хармоничната функция и това е проекцията на координатите на натоварването по оста Х:
х = А * cos (wt + phi-0), където А е амплитудата на колебанието, в нашия случай равна на r - радиуса на нишката.
По същия начин същата проекция по оста Y ще бъде написана както следва:
y = A * sin (wt + Фи-0).
Трябва да се разбере, че фазата на трептенията означава в този случай не мярката на въртене на "ъгъла", а ъгловата мярка за времето, която изразява времето в единици от ъгъла. През това време товарът прави завой под определен ъгъл, който може да се определи недвусмислено, като се изхожда от факта, че ъглова скорост за циклични вибрации w = 2 * pi- / T, където T е периодът на колебание. Следователно, ако един завъртане съответства на ротация с 2pi-radians, тогава част от периода, време, може да бъде пропорционална на ъгъла като част от общото въртене 2pi-.
Смущенията не съществуват сами по себе си - звуците, светлината, вибрациите винаги са суперпозиция, налагане, голям брой колебания от различни източници. Разбира се, резултатът от налагането на две или повече колебания се влияе от техните параметри, вкл. и фазата на трептенията. Формулата за общото трептене като правило е нехармонична и може да има много сложна форма, но това само го прави по-интересно. Както е посочено по-горе, всяка нехармонична вибрация може да бъде представена като голям брой хармонични трептения с различна амплитуда, честота и фаза. В математиката тази операция се нарича "разширяване на функция в ред" и се използва широко при изчисленията, например силата на структурите и структурите. Основата за такива изчисления е изследването на хармоничните трептения, като се вземат предвид всички параметри, включително фазата.
Видове колебания във физиката и техните характеристики
Проучваме механични колебания
Периодът на трептене: природата на явлението и измерването
Принудителни колебания
Безплатни колебания
Каква е навигацията и нивото на съвременното й развитие
Какви референтни рамки се наричат инерционни рамки? Примери за инерциалната опорна рамка
Циркулярно движение като чести случай на криволинейно движение
Закон за инерцията. Трудности при обясняването на ежедневните явления
Относителността на движението
Видове движения. Всичко е много просто
Cyclic честота - какво и как?
Механичното движение - всичко това
Каква е основната задача на механиката?
Еднообразно движение и неговите характеристики
Механични феномени около нас
Къде води траекторията?
Принципът на относителността
Работа в термодинамиката
Кинетична енергия: концепция
Унифицирано праволинейно движение: концепция и основни характеристики