Vibrations- och vågrörelse. oscillerande rörelse. Fria vibrationer. Oscillerande system (Eryutkin E.S.)

1. Definition av oscillerande rörelse

oscillerande rörelseär en rörelse som upprepas exakt eller ungefär med jämna mellanrum. Läran om oscillerande rörelse i fysiken pekas särskilt ut. Detta beror på de gemensamma lagarna för oscillerande rörelse av olika karaktär och metoder för dess studie. Mekaniska, akustiska, elektromagnetiska vibrationer och vågor betraktas ur en enda synvinkel. oscillerande rörelse gemensamt för alla naturfenomen. Rytmiskt upprepade processer, till exempel hjärtats slag, sker kontinuerligt inuti alla levande organismer.

Mekaniska vibrationerOscillationer är varje fysisk process som kännetecknas av repeterbarhet i tid.

Havets grovhet, pendelns svängning på en klocka, vibrationerna i ett fartygs skrov, det mänskliga hjärtats slag, ljud, radiovågor, ljus, växelströmmar - allt detta är vibrationer.

I processen med fluktuationer upprepas värdena för fysiska kvantiteter som bestämmer systemets tillstånd med lika eller olika tidsintervall. Svängningarna kallas periodisk, om värdena för ändrade fysiska kvantiteter upprepas med jämna mellanrum.

Det minsta tidsintervallet T, efter vilket värdet av en föränderlig fysisk storhet upprepas (i storlek och riktning, om denna storhet är vektor, i storlek och tecken, om den är skalär), kallas period fluktuationer.

Antalet kompletta svängningar som utförs per tidsenhet kallas frekvens fluktuationer av denna kvantitet och betecknas med ν. Perioden och frekvensen av svängningar är relaterade av relationen:

Varje svängning beror på en eller annan påverkan på det oscillerande systemet. Beroende på arten av den påverkan som orsakar svängningar, särskiljs följande typer av periodiska svängningar: fria, påtvingade, självsvängningar, parametriska.

Fria vibrationer- dessa är svängningar som uppstår i ett system som lämnas åt sig självt, efter att det tagits bort från ett stabilt jämviktstillstånd (till exempel svängningar av en belastning på en fjäder).

Forcerade vibrationer- dessa är svängningar på grund av yttre periodiska påverkan (till exempel elektromagnetiska svängningar i en TV-antenn).

Mekaniskfluktuationer

Självsvängningar- fria svängningar som stöds av en extern energikälla, vars införande vid rätt tidpunkt utförs av själva svängningssystemet (till exempel svängningar av en klockas pendel).

Parametriska vibrationer- dessa är svängningar, under vilka en periodisk förändring av någon parameter i systemet inträffar (till exempel svängning av en gunga: huk i extrema positioner och rätning i mittpositionen, en person på en gunga ändrar gungans tröghetsmoment ).

Svängningar som är olika till sin natur visar mycket gemensamt: de lyder samma lagar, beskrivs med samma ekvationer och studeras med samma metoder. Detta gör det möjligt att skapa en enhetlig teori om oscillationer.

Den enklaste av periodiska svängningar

är harmoniska vibrationer.

Harmoniska svängningar är svängningar under vilka värdena för fysiska storheter förändras över tiden enligt lagen om sinus eller cosinus. De flesta oscillerande processer beskrivs av denna lag eller kan läggas till som en summa av harmoniska svängningar.

En annan "dynamisk" definition av harmoniska vibrationer är också möjlig som en process som utförs under inverkan av en elastisk eller "kvasi-elastisk"

2. periodisk Oscillationer kallas svängningar där en exakt upprepning av processen sker med jämna mellanrum.

Period periodisk oscillation är den minsta tid efter vilken systemet återgår till sitt ursprungliga tillstånd.

x - ett oscillerande värde (till exempel strömstyrkan i kretsen, tillståndet och upprepningen av processen börjar. Processen som inträffar i en period av oscillation kallas "en fullständig oscillation."

periodiska svängningar kallas antalet kompletta svängningar per tidsenhet (1 sekund) - det kanske inte är ett heltal.

T - svängningsperiod Period - tiden för en fullständig svängning.

För att beräkna frekvensen v måste du dividera 1 sekund med tiden T för en svängning (i sekunder) och du får antalet svängningar på 1 sekund eller punktens koordinat) t - tid

harmonisk svängning

Detta är en periodisk oscillation, där koordinaten, hastigheten, accelerationen, som kännetecknar rörelsen, ändras enligt sinus- eller cosinuslagen.

Harmonisk vågform

Grafen fastställer beroendet av kroppens förskjutning över tiden. Montera en penna på fjäderpendeln, bakom pendeln en papperstejp som rör sig jämnt. Eller låt oss tvinga den matematiska pendeln att lämna ett spår. En graf kommer att dyka upp på papperet.

Grafen för en harmonisk svängning är en sinusvåg (eller cosinusvåg). Enligt schemat för svängningar kan du bestämma alla egenskaper hos den oscillerande rörelsen.

Harmonisk vågekvation

Den harmoniska svängningsekvationen fastställer kroppskoordinatens beroende av tiden

Cosinusgrafen har ett maxvärde i det initiala ögonblicket, och sinusgrafen har ett nollvärde i det initiala ögonblicket. Om vi ​​börjar undersöka svängningen från jämviktspositionen kommer svängningen att upprepa sinusformen. Om vi ​​börjar överväga oscillationen från positionen för den maximala avvikelsen, kommer oscillationen att beskriva cosinus. Eller en sådan svängning kan beskrivas med sinusformeln med en initial fas.

Förändring i hastighet och acceleration under harmonisk svängning

Inte bara kroppens koordinater förändras med tiden enligt sinus- eller cosinuslagen. Men sådana storheter som kraft, hastighet och acceleration förändras också på liknande sätt. Kraften och accelerationen är maximala när den oscillerande kroppen är i de yttersta lägen där förskjutningen är maximal, och är lika med noll när kroppen passerar genom jämviktsläget. Hastigheten, tvärtom, i ytterlägena är lika med noll, och när kroppen passerar jämviktspositionen når den sitt maximala värde.

Om svängningen beskrivs enligt cosinuslagen

Om svängningen beskrivs enligt sinuslagen

Maximal hastighet och accelerationsvärden

Efter att ha analyserat ekvationerna för beroende v(t) och a(t) kan man gissa att de maximala värdena för hastighet och acceleration tas när den trigonometriska faktorn är lika med 1 eller -1. Bestäms av formeln

Hur man får beroenden v(t) och a(t)

Oscillationskarakteristik

Fas bestämmer systemets tillstånd, nämligen koordinat, hastighet, acceleration, energi etc.

Cyklisk frekvens kännetecknar förändringshastigheten för oscillationsfasen.

Det initiala tillståndet hos det oscillerande systemet kännetecknar inledande fas

Oscillationsamplitud Aär den största förskjutningen från jämviktspositionen

Period T- detta är den tidsperiod under vilken punkten utför en fullständig svängning.

Oscillationsfrekvensär antalet kompletta svängningar per tidsenhet t.

Frekvensen, cyklisk frekvens och svängningsperioden är relaterade till

Typer av vibrationer

Vibrationer som uppstår i slutna system kallas fri eller egen fluktuationer. vibrationer som uppstår under åtgärden yttre krafter, ringde tvingade. Det finns också självsvängningar(tvingas automatiskt).

Om vi ​​betraktar svängningar enligt ändrade egenskaper (amplitud, frekvens, period, etc.), så kan de delas in i harmonisk, fading, växande(liksom sågtand, rektangulär, komplex).

Under fria vibrationer i verkliga system uppstår alltid energiförluster. Mekanisk energi förbrukas till exempel för att utföra arbete för att övervinna luftmotståndets krafter. Under påverkan av friktionskraften minskar svängningsamplituden, och efter ett tag stannar svängningarna. Det är uppenbart att ju större motståndskraften mot rörelse är, desto snabbare stannar svängningarna.

Forcerade vibrationer. Resonans

Forcerade svängningar är odämpade. Därför är det nödvändigt att fylla på energiförlusterna för varje svängningsperiod. För att göra detta är det nödvändigt att agera på en oscillerande kropp med en periodiskt föränderlig kraft. Forcerade svängningar utförs med en frekvens som är lika med frekvensen av förändringar i den yttre kraften.

Forcerade vibrationer

Amplituden av påtvingade mekaniska svängningar når det största värdet i händelse av att frekvensen av drivkraften sammanfaller med frekvensen för det oscillerande systemet. Detta fenomen kallas resonans.

Till exempel, om du regelbundet drar sladden i tid med sina egna svängningar, kommer vi att märka en ökning av amplituden av dess svängningar.

Om ett vått finger flyttas längs kanten på glaset kommer glaset att göra ringande ljud. Även om det inte märks, rör sig fingret intermittent och överför energi till glaset i korta skurar, vilket får glaset att vibrera.

Glasets väggar börjar också vibrera när de riktas mot det. ljudvåg med en frekvens lika med dess egen. Om amplituden blir mycket stor kan glaset till och med gå sönder. På grund av resonansen under sång av F.I. Chaliapin, darrade kristallkronornas hängsmycken (resonerade). Uppkomsten av resonans kan spåras i badrummet. Om du sjunger ljud av olika frekvenser mjukt, kommer resonans att uppstå vid en av frekvenserna.

I musikinstrument utförs rollen som resonatorer av delar av deras kroppar. En person har också sin egen resonator - det här är munhålan, som förstärker de ljud som görs.

Resonansfenomenet måste beaktas i praktiken. I vissa situationer kan det vara användbart, i andra kan det vara skadligt. Resonansfenomen kan orsaka oåterkalleliga skador på olika mekaniska system, till exempel felaktigt utformade broar. Så 1905 kollapsade den egyptiska bron i St. Petersburg när en ryttarskvadron passerade den och 1940 kollapsade Tacomabron i USA.

Resonansfenomenet används när det med hjälp av en liten kraft är nödvändigt att erhålla en stor ökning av svängningsamplituden. Till exempel kan den tunga tungan på en stor klocka svängas av en relativt liten kraft med en frekvens som är lika med klockans naturliga frekvens.

Ämnet för den här lektionen: "Svingande rörelse. Fria vibrationer. Oscillerande system. Låt oss först definiera en ny typ av rörelse som vi börjar studera - oscillerande rörelse. Betrakta som ett exempel svängningarna hos en fjäderpendel och definiera begreppet fria svängningar. Vi kommer också att studera vad oscillerande system är och diskutera de förutsättningar som är nödvändiga för att svängningar ska existera.

Tveka - detta är en periodisk förändring av alla fysiska kvantiteter: temperaturfluktuationer, trafikljusfärgsfluktuationer etc. (Fig. 1).

Ris. 1. Exempel på vibrationer

Vibrationer är den vanligaste formen av rörelse i naturen. Om vi ​​berör frågor relaterade till mekanisk rörelse, så är detta den vanligaste typen av mekanisk rörelse. Vanligtvis säger man så här: en rörelse som helt eller delvis upprepas över tid kallas tvekan. Mekaniska vibrationer - detta är en periodisk förändring av fysiska kvantiteter som kännetecknar mekanisk rörelse: kroppsposition, hastighet, acceleration.

Exempel på vibrationer: svängning av en gunga, omrörning av löv och svängning av träd under inverkan av vind, pendeln i en klocka, människokroppens rörelse.

Ris. 2. Exempel på vibrationer

De vanligaste mekaniska oscillerande systemen är:

• En vikt fäst vid en fjäder fjäderpendel. Säger till pendeln initial hastighet, tas den ur jämvikt. Pendeln svänger upp och ner. För att göra svängningar i en fjäderpendel är antalet fjädrar och deras styvhet viktigt.

Ris. 3. Fjäderpendel

• Matematisk pendel - fast upphängd på en lång tråd, oscillerande i jordens gravitationsfält.

Ris. 4. Matematisk pendel

Förutsättningar för förekomsten av svängningar

• Närvaron av ett oscillerande system. Oscillerande systemär ett system där svängningar kan existera.

Ris. 5. Exempel på oscillerande system

• Punkten för stabil jämvikt. Det är runt denna punkt som svängningar äger rum.

Ris. 6. Balanspunkt

Det finns tre typer av jämviktspositioner: stabila, instabila och likgiltiga. Stabilt: när systemet tenderar att återgå till sin ursprungliga position med liten extern påverkan. Det är närvaron av en stabil jämvikt som är en viktig förutsättning för att svängningarna ska uppstå i systemet.

• Energireserver som gör att vibrationer uppstår. Svängningar av sig själva kan ju inte uppstå, vi måste få systemet ur balans för att dessa svängningar ska uppstå. Det vill säga att ge energi till detta system, så att vibrationsenergin senare förvandlas till den rörelse som vi överväger.

Ris. 7 Energireserver

• Litet värde av friktionskrafter. Om dessa krafter är stora kan det inte vara tal om fluktuationer.

Lösning av mekanikens huvudproblem i fallet med vibrationer

Mekaniska svängningar är en av de typer av mekaniska rörelser. Mekanikens huvuduppgiftär bestämningen av kroppens position vid varje given tidpunkt. Vi får beroendelagen för mekaniska vibrationer.

Vi kommer att försöka gissa vilken lag som måste hittas, och inte härleda den matematiskt, eftersom kunskapsnivån i nionde klass inte räcker för rigorösa matematiska beräkningar. Inom fysiken används denna metod ofta. Först försöker de förutse ett rättvist beslut, och sedan bevisar de det.

Oscillationer är en periodisk eller nästan periodisk process. Det betyder att lagen är en periodisk funktion. I matematik är periodiska funktioner eller .

Lagen kommer inte att vara en lösning på mekanikens huvudproblem, eftersom det är en dimensionslös storhet och måttenheterna är meter. Låt oss förbättra formeln genom att lägga till en multiplikator framför sinusen som motsvarar den maximala avvikelsen från jämviktspositionen - amplitudvärdet: . Observera att tidsenheterna är sekunder. Tänk på vad det betyder, till exempel? Detta uttryck är inte vettigt. Uttrycket under sinus måste mätas i grader eller radianer. I radianer mäts en sådan fysisk storhet som svängningsfasen - produkten av cyklisk frekvens och tid.

Fria övertonssvängningar beskrivs av lagen:

Med hjälp av denna ekvation kan du när som helst hitta positionen för en oscillerande kropp.

Energi och balans

Vid undersökning av mekaniska vibrationer bör särskilt intresse ägnas begreppet jämviktsposition - en nödvändig förutsättning för närvaron av vibrationer.

Det finns tre typer av jämviktspositioner: stabila, instabila och likgiltiga.

Figur 8 visar en kula som är i ett sfäriskt tråg. Om bollen tas ur jämvikt kommer följande krafter att verka på den: gravitation, riktad vertikalt nedåt, stödjande reaktionskraft, riktad vinkelrätt mot tangenten längs radien. Vektorsumman av dessa två krafter blir resultanten, som riktas tillbaka till jämviktspositionen. Det vill säga att bollen tenderar att återgå till sin jämviktsposition. Detta jämviktstillstånd kallas hållbar.

Ris. 8. Stabil balans

Låt oss lägga bollen på en konvex sfärisk ränna och ta den lite ur jämviktspositionen (fig. 9). Tyngdkraften är fortfarande riktad vertikalt nedåt, stödets reaktionskraft är fortfarande vinkelrät mot tangenten. Men nu är den resulterande kraften riktad i motsatt riktning mot kroppens initiala position. Bollen kommer att tendera att rulla ner. Detta jämviktstillstånd kallas instabil.

Ris. 9. Instabil balans

I figur 10 är bollen på ett horisontellt plan. Resultanten av de två krafterna vid någon punkt på planet kommer att vara densamma. Detta jämviktstillstånd kallas likgiltig.

Ris. 10. Likgiltig balans

I stabil och instabil jämvikt tenderar bollen att ta en position där den potentiell energi kommer att vara minimal.

Alla mekaniska system tenderar att spontant inta en position där dess potentiella energi kommer att vara minimal. Vi är till exempel mer bekväma med att ligga än att stå.

Så det är nödvändigt att komplettera villkoret för förekomsten av fluktuationer med det faktum att jämvikten nödvändigtvis måste vara stabil.

Om en given pendel, ett oscillerande system gavs energi, kommer svängningarna som är ett resultat av en sådan åtgärd att kallas fri. Mer vanlig definition: vibrationer kallas fria, som endast förekommer under åtgärden inre krafter system.

Fria svängningar kallas också naturliga svängningar av ett givet svängningssystem, en given pendel. Fria vibrationer dämpas. De bleknar förr eller senare när friktionskraften verkar. I det här fallet, även om det är ett litet värde, är det inte noll. Om ingen ytterligare kraft tvingar kroppen att röra sig, stannar svängningarna.

Ekvation för hastighet och acceleration mot tid

För att förstå om hastigheten och accelerationen förändras under svängningar, låt oss vända oss till den matematiska pendeln.

Pendeln tas ur jämvikt, och den börjar svänga. PÅ extrema punkter fluktuationer ändrar hastigheten riktning och vid jämviktspunkten är hastigheten maximal. Om hastigheten ändras har kroppen acceleration. Kommer en sådan rörelse att påskyndas jämnt? Naturligtvis inte, för när hastigheten ökar (minskar) ändras också dess riktning. Det betyder att accelerationen också kommer att förändras. Vår uppgift är att erhålla de lagar enligt vilka projektionen av hastighet och projektionen av acceleration kommer att förändras med tiden.

Koordinaten förändras över tiden enligt den harmoniska lagen, enligt lagen om sinus eller cosinus. Det är logiskt att anta att hastigheten och accelerationen också kommer att förändras enligt den harmoniska lagen.

Samordna förändringslag:

Lagen enligt vilken projiceringen av hastighet kommer att förändras med tiden:

Denna lag är också harmonisk, men om koordinaten ändras med tiden enligt sinuslagen, så är hastighetsprojektionen - enligt cosinuslagen. Koordinaten i jämviktspositionen är noll, medan hastigheten i jämviktspositionen är maximal. Omvänt, där koordinaten är maximal, är hastigheten noll.

Lagen enligt vilken projiceringen av acceleration kommer att förändras med tiden:

Minustecknet visas eftersom när koordinaten inkrementeras riktas återställningskraften i motsatt riktning. Enligt Newtons andra lag är accelerationen riktad i samma riktning som den resulterande kraften. Så, om koordinaten växer, växer accelerationen i absolut värde, men i motsatt riktning, och vice versa, vilket indikeras av minustecknet i ekvationen.

Bibliografi

1. Kikoin A.K. Om lagen om oscillerande rörelse // Kvant. - 1983. - Nr 9. - S. 30-31.
2. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fysik: lärobok. för 9 celler. snitt skola - M.: Upplysningen, 1992. - 191 sid.
3. Chernoutsan A.I. Harmoniska vibrationer - vanliga och fantastiska // Kvant. - 1991. - Nr 9. - S. 36-38.
4. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fysik: en uppslagsbok med exempel på problemlösning. - 2:a upplagan, omfördelning. - X .: Vesta: förlag "Ranok", 2005. - 464 sid.

1. Internetportal "youtube.com" ()
2. Internetportal "eduspb.com" ()
3. Internetportal "physics.ru" ()
4. Internetportal "its-physics.org" ()

Läxa

1. Vad är fri vibration? Ge några exempel på sådana fluktuationer.
2. Beräkna frekvensen av pendelns fria svängningar om längden på dess tråd är 2 m. Bestäm hur länge 5 svängningar av en sådan pendel kommer att pågå.
3. Hur lång är perioden för fria svängningar för en fjäderpendel om fjäderstyvheten är 50 N/m och lastens massa är 100 g?

Existera olika typer oscillationer i fysiken, kännetecknade av vissa parametrar. Tänk på deras huvudsakliga skillnader, klassificering enligt olika faktorer.

Grundläggande definitioner

Oscillation förstås som en process där rörelsens huvudegenskaper med jämna mellanrum har samma värden.

Sådana svängningar kallas periodiska, där värdena för grundstorheterna upprepas med jämna mellanrum (svängningsperiod).

Variationer av oscillerande processer

Låt oss överväga huvudtyperna av svängningar som finns i fundamental fysik.

Fria vibrationer är sådana som uppstår i ett system som inte utsätts för yttre variabla influenser efter den initiala stöten.

Ett exempel på fria svängningar är en matematisk pendel.

De typer av mekaniska vibrationer som uppstår i systemet under inverkan av en extern variabel kraft.

Funktioner i klassificeringen

Förbi fysisk natur särskilja följande typer av oscillerande rörelser:

• mekanisk;
• termisk;
• elektromagnetiska;
• blandad.

Enligt möjligheten till interaktion med miljön

Typer av vibrationer genom interaktion med miljö särskilja flera grupper.

Forcerade svängningar uppträder i systemet under inverkan av en extern periodisk verkan. Som exempel på denna typ av oscillation kan vi överväga rörelsen av händer, löv på träd.

För forcerade övertonssvängningar kan en resonans uppträda, i vilken kl lika värden frekvensen av den yttre verkan och oscillatorn med en kraftig ökning av amplituden.

Naturliga vibrationer i systemet under påverkan av inre krafter efter att det tagits ur jämvikt. Den enklaste varianten av fria vibrationer är rörelsen av en last som är upphängd på en gänga eller fäst vid en fjäder.

Självsvängningar kallas för typer där systemet har en viss marginal potentiell energi kommer att göra svängningar. signum deras är det faktum att amplituden kännetecknas av egenskaperna hos själva systemet, och inte av de initiala förhållandena.

För slumpmässiga svängningar har den externa lasten ett slumpmässigt värde.

Grundläggande parametrar för oscillerande rörelser

Alla typer av svängningar har vissa egenskaper, som bör nämnas separat.

Amplitud är den maximala avvikelsen från jämviktspositionen, avvikelsen för ett fluktuerande värde, den mäts i meter.

Perioden är tiden för en fullständig oscillation, varefter systemets egenskaper upprepas, beräknat i sekunder.

Frekvensen bestäms av antalet svängningar per tidsenhet, den är omvänt proportionell mot svängningsperioden.

Oscillationsfasen kännetecknar systemets tillstånd.

Karakteristiskt för harmoniska vibrationer

Sådana typer av svängningar sker enligt lagen om cosinus eller sinus. Fourier lyckades fastställa att varje periodisk svängning kan representeras som summan av harmoniska förändringar genom att expandera en viss funktion i

Som ett exempel, betrakta en pendel som har en viss period och cyklisk frekvens.

Vad kännetecknar dessa typer av svängningar? Fysiken betraktar ett idealiserat system, som består av en materiell punkt, som är upphängd på en viktlös outtöjbar tråd, svänger under inverkan av gravitationen.

Sådana typer av vibrationer har en viss mängd energi, de är vanliga i naturen och tekniken.

Med långvarig oscillerande rörelse förändras koordinaterna för dess masscentrum, och med växelström ändras värdet på ström och spänning i kretsen.

Det finns olika typer av harmoniska svängningar beroende på deras fysiska natur: elektromagnetiska, mekaniska, etc.

Skakning fungerar som en påtvingad vibration fordon, som rör sig på en ojämn väg.

De viktigaste skillnaderna mellan forcerade och fria vibrationer

Dessa typer av elektromagnetiska svängningar skiljer sig åt fysiska egenskaper. Närvaron av medelmotstånd och friktionskrafter leder till dämpning av fria svängningar. I fallet med forcerade svängningar kompenseras energiförlusterna av dess extra tillförsel från en extern källa.

Perioden för en fjäderpendel relaterar kroppens massa och fjäderns styvhet. När det gäller en matematisk pendel beror det på längden på tråden.

Med en känd period är det möjligt att beräkna det oscillerande systemets naturliga frekvens.

Inom teknik och natur finns svängningar med olika värden frekvenser. Till exempel en pendel som svänger St. Isaacs katedral Petersburg, har en frekvens på 0,05 Hz, medan den för atomer är flera miljoner megahertz.

Efter en viss tidsperiod observeras dämpningen av fria svängningar. Det är därför forcerade svängningar används i verklig praktik. De är efterfrågade i en mängd olika vibrationsmaskiner. Vibrationshammaren är en stötvibrationsmaskin som är avsedd för att slå ner rör, pålar och andra metallkonstruktioner i marken.

Elektromagnetiska vibrationer

Egenskaper för vibrationslägen involverar analys av de viktigaste fysiska parametrarna: laddning, spänning, strömstyrka. Som ett elementärt system, som används för att observera elektromagnetiska oscillationer, är en oscillerande krets. Den bildas genom att ansluta en spole och en kondensator i serie.

När kretsen är sluten uppstår fria elektromagnetiska svängningar i den, förknippade med periodiska förändringar elektrisk laddning på kondensatorn och ström i spolen.

De är gratis på grund av det faktum att när de utförs finns det ingen yttre påverkan, utan endast energin som lagras i själva kretsen används.

I frånvaro av yttre påverkan, efter en viss tidsperiod, observeras dämpning av den elektromagnetiska svängningen. Anledningen till detta fenomen kommer att vara den gradvisa urladdningen av kondensatorn, såväl som motståndet som spolen faktiskt har.

Det är därför dämpade svängningar uppstår i en riktig krets. Att minska laddningen på kondensatorn leder till en minskning av energivärdet i jämförelse med dess ursprungliga värde. Gradvis kommer det att släppas ut i form av värme på anslutningstrådarna och spolen, kondensatorn kommer att laddas ur helt och den elektromagnetiska oscillationen kommer att slutföras.

Betydelsen av fluktuationer i vetenskap och teknik

Alla rörelser som har en viss grad av upprepning är svängningar. Till exempel kännetecknas en matematisk pendel av en systematisk avvikelse i båda riktningarna från den ursprungliga vertikala positionen.

För en fjäderpendel motsvarar en fullständig svängning dess rörelse upp och ner från utgångsläget.

I en elektrisk krets som har kapacitans och induktans finns det en upprepning av laddningen på kondensatorns plattor. Vad är orsaken till oscillerande rörelser? Pendeln fungerar på grund av att gravitationen gör att den återgår till sitt ursprungliga läge. När det gäller en fjädermodell utförs en liknande funktion av fjäderns elastiska kraft. Genom att passera jämviktspositionen har lasten en viss hastighet, därför går den genom tröghet förbi medeltillståndet.

Elektriska svängningar kan förklaras av potentialskillnaden som finns mellan plattorna på en laddad kondensator. Även när den är helt urladdad försvinner inte strömmen, den laddas om.

PÅ modern teknologi fluktuationer används, som skiljer sig avsevärt i sin natur, grad av upprepning, natur, såväl som "mekanismen" för förekomsten.

Mekaniska vibrationer skapar strängar musikinstrument, havsvågor, pendel. Kemiska fluktuationer förknippade med en förändring i koncentrationen av reaktanter tas med i beräkningen när olika interaktioner utförs.

Elektromagnetiska svängningar gör det möjligt att skapa olika tekniska enheter, till exempel en telefon, medicinsk ultraljudsutrustning.

Cepheidljusfluktuationer är av särskilt intresse inom astrofysik, och forskare från olika länder studerar dem.

Slutsats

Alla typer av fluktuationer är nära relaterade till ett stort antal tekniska processer och fysiska fenomen. Stora är de praktiskt värde inom flygplanskonstruktion, skeppsbyggnad, konstruktion bostadskomplex, elektroteknik, radioelektronik, medicin, grundläggande vetenskap. Ett exempel på en typisk oscillerande process inom fysiologi är hjärtmuskelns rörelse. Mekaniska vibrationer finns inom organisk och oorganisk kemi, meteorologi och även inom många andra naturvetenskaper.

De första studierna av den matematiska pendeln utfördes på 1600-talet, och i slutet av artonhundratalet kunde forskare fastställa karaktären hos elektromagnetiska svängningar. Den ryske vetenskapsmannen Alexander Popov, som anses vara "fadern" till radiokommunikation, utförde sina experiment just på grundval av teorin om elektromagnetiska svängningar, resultaten av forskning av Thomson, Huygens och Rayleigh. Han lyckades hitta praktisk användning elektromagnetiska vågor, använd dem för att sända en radiosignal över långa avstånd.

Akademiker P. N. Lebedev har under många år genomfört experiment relaterade till produktion av högfrekventa elektromagnetiska svängningar med hjälp av alternerande elektriska fält. Genom många experiment relaterade till olika typer fluktuationer, lyckades forskare hitta områden där de kan användas optimalt modern vetenskap och teknik.