Kundalik hayotda odam doimo tebranish harakatining namoyon bo'lishiga duch keladi. Bu soatdagi mayatnikning tebranishi, avtomobil buloqlari va butun avtomobilning tebranishi. Hatto zilzila ham yer qobig'ining tebranishlaridan boshqa narsa emas. Ko'p qavatli binolar ham kuchli shamoldan tebranadi. Keling, fizika bu hodisani qanday izohlashini aniqlashga harakat qilaylik.
Mayatnik tebranish sistemasi sifatida
Tebranish harakatining eng yorqin misoli devor soati mayatnikidir. Mayatnikning chapdagi eng yuqori nuqtadan o'ngdagi eng yuqori nuqtaga o'tishi uning to'liq tebranishi deyiladi. Bitta shunday to'liq tebranish davri perimetr deb ataladi. Tebranish chastotasi - soniyadagi tebranishlar soni.
Tebranishlarni o'rganish uchun oddiy ip mayatnik ishlatiladi, u ipga kichik metall sharni osib qo'yish orqali amalga oshiriladi. Agar biz to'pni moddiy nuqta deb tasavvur qilsak va ipning mutlaq massasi yo'qmoslashuvchanlik va ishqalanishning yo'qligi, siz nazariy, matematik mayatnik deb ataladigan narsaga ega bo'lasiz.
Bunday "ideal" mayatnikning tebranish davrini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
T=2p √ l / g, bu yerda l - mayatnik uzunligi, g - erkin tushish tezlanishi.
Formula shuni ko'rsatadiki, mayatnikning tebranish davri uning massasiga bog'liq emas va muvozanat holatidan og'ish burchagi hisobga olinmaydi.
Energiyaning transformatsiyasi
Agar ishqalanish va qarshilik kuchlari bo'lmasa, ma'lum bir vaqt bilan cheksizgacha takrorlanadigan mayatnik harakatining mexanizmi qanday?
Maatnik unga berilgan energiya tufayli tebranishni boshlaydi. Hozirgi vaqtda mayatnik vertikal holatdan olib tashlangan, biz unga ma'lum miqdorda potentsial energiya beramiz. Mayatnik o'zining yuqori nuqtasidan boshlang'ich holatiga o'tganda, potentsial energiya kinetik energiyaga aylanadi. Bunday holda, mayatnikning tezligi eng katta bo'ladi, chunki tezlanishni beruvchi kuch kamayadi. Boshlang'ich holatda mayatnik tezligi eng katta bo'lganligi sababli, u to'xtamaydi, lekin inersiya bilan aylananing yoyi bo'ylab u tushgan balandlik bilan aynan bir xil balandlikka siljiydi. Tebranish harakatida energiya potentsialdan kinetikga shunday aylanadi.
Mayatnikning balandligi uning tushish balandligiga teng. Galiley shunday xulosaga keldi, keyinchalik uning nomi bilan atalgan mayatnik bilan tajriba o‘tkazayotganda keldi.
Mayatnikning tebranishi energiyaning saqlanish qonunining shubhasiz namunasidir. Ular garmonik tebranishlar deb ataladi.
Sinus to'lqin va faza
Garmonik tebranish harakati nima. Bunday harakat tamoyilini ko'rish uchun siz quyidagi tajribani o'tkazishingiz mumkin. Biz ustunga qum bilan huni osib qo'yamiz. Uning ostiga biz qog'oz varag'ini qo'yamiz, uni huni tebranishlariga perpendikulyar ravishda siljitish mumkin. Hunini harakatga keltirgandan so'ng, biz qog'ozni almashtiramiz.
Natijada qumda yozilgan to'lqinsimon chiziq - sinusoid. Sinus qonuniga muvofiq sodir bo'ladigan bu tebranishlar sinusoidal yoki garmonik deyiladi. Bunday tebranishlar bilan harakatni tavsiflovchi har qanday miqdor sinus yoki kosinus qonuniga muvofiq o'zgaradi.
Kartonda hosil bo'lgan sinusoidni o'rganib chiqib, shuni ta'kidlash mumkinki, qum turli qalinlikdagi turli bo'laklardagi qum qatlamidir: sinusoidning tepasida yoki chuqurligida u eng zich to'plangan. Bu shuni ko'rsatadiki, bu nuqtalarda mayatnik tezligi eng kichik, to'g'rirog'i, mayatnik o'z harakatini o'zgartirgan nuqtalarda nolga teng bo'lgan.
Faza tushunchasi tebranishlarni o'rganishda katta rol o'ynaydi. Rus tiliga tarjima qilingan bu so'z "namoyish" degan ma'noni anglatadi. Fizikada faza davriy jarayonning o'ziga xos bosqichi, ya'ni hozirda mayatnik joylashgan sinusoiddagi joy.
Ikkilanishlar yo'q
Agar tebranish tizimiga harakat berilsa va keyin toʻxtatilsahar qanday kuchlar va energiyalarning ta'siri, keyin bunday tizimning tebranishlari erkin deb ataladi. O'z-o'zidan qolgan mayatnikning tebranishlari asta-sekin so'na boshlaydi, amplitudasi kamayadi. Sarkacning harakati nafaqat o'zgaruvchan (pastda tezroq va tepada sekinroq), balki bir xilda ham o'zgarmasdir.
Garmonik tebranishlarda mayatnik tezlanishini beruvchi kuch muvozanat nuqtasidan chetlanish miqdori kamayishi bilan kuchsizlanadi. Kuch va burilish masofasi o'rtasida proportsional bog'liqlik mavjud. Shuning uchun bunday tebranishlar garmonik deb ataladi, bunda muvozanat nuqtasidan og'ish burchagi o'n darajadan oshmaydi.
Majburiy harakat va rezonans
Tibbiyotda amaliy qoʻllash uchun tebranishlarning parchalanishiga yoʻl qoʻyilmaydi, bu tebranish tizimiga tashqi kuch taʼsir qiladi. Agar tebranish harakati tashqi ta'sir ostida sodir bo'lsa, u majburiy deyiladi. Majburiy tebranishlar tashqi ta'sir o'rnatadigan chastota bilan sodir bo'ladi. Ta'sir etuvchi tashqi kuchning chastotasi mayatnikning tabiiy tebranishlarining chastotasiga to'g'ri kelishi yoki mos kelmasligi mumkin. Bir-biriga to'g'ri kelganda, tebranishlarning amplitudasi ortadi. Bunday o'sishning misoli, agar harakat paytida siz ularga tezlanish berib, o'z harakatlarining zarbasiga tegsa, yuqoriga ko'tariladigan belanchakdir.
Fizikadagi bu hodisa rezonans deb ataladi va amaliy qoʻllanmalar uchun katta ahamiyatga ega. Masalan, radio qabul qilgichni kerakli to'lqinga sozlashda u mos keladigan radiostansiya bilan rezonansga keltiriladi. Rezonans hodisasi ham salbiy oqibatlarga olib keladi,binolar va ko'priklarning vayron bo'lishiga olib keladi.
Oʻz-oʻzini taʼminlaydigan tizimlar
Majburiy va erkin tebranishlardan tashqari, oʻz-oʻzidan tebranishlar ham mavjud. Ular o'zgaruvchan emas, balki doimiy kuch ta'sirida tebranuvchi tizimning chastotasi bilan yuzaga keladi. O'z-o'zidan tebranishlarga misol soat, mayatnikning harakati prujinani ochish yoki yukni tushirish orqali ta'minlanadi va saqlanadi. Skripka chalayotganda torlarning tabiiy tebranishlari kamon ta'siridan kelib chiqadigan kuchga to'g'ri keladi va ma'lum bir tonallik tovushi paydo bo'ladi.
Tebranish tizimlari xilma-xil bo'lib, ularda sodir bo'ladigan jarayonlarni amaliy tajribalarda o'rganish qiziqarli va ma'lumotlidir. Kundalik hayotda, fan va texnologiyada tebranish harakatining amaliy qo'llanilishi turli xil va ajralmasdir: tebranishlardan tortib raketa dvigatellarini ishlab chiqarishgacha.
