Jenis getaran dan definisinya. Getaran: mekanik dan elektromagnetik
1. Fluktuasi.
2. Getaran mekanis.
3. Transformasi energi selama getaran mekanis.
4. Periode osilasi.
5. Frekuensi osilasi.
6. Frekuensi osilasi siklik.
7. Amplitudo osilasi mekanik.
8. Getaran harmonik.
9. Fase osilasi harmonik.
10. Representasi analitis dari osilasi.
11. Representasi grafis dari getaran.
12. Kecepatan suatu titik dalam getaran harmonik.
13. Percepatan suatu titik pada getaran harmonik.
14. Dinamika osilasi harmonik.
15. Periode osilasi pendulum pegas.
16. Pendulum matematika. gaya quasi-elastis.
17. Osilasi benda yang mengapung di permukaan cairan.
18. Osilasi cairan homogen dalam tabung berbentuk U.
19. Osilasi tubuh dalam mangkuk bulat.
20. Energi osilasi harmonik.
21. Getaran teredam.
22. Getaran paksa.
23. Resonansi.
24. Getaran bebas. Frekuensi sendiri.
25. Self-osilasi.
1. Fluktuasi. Osilasi umumnya disebut perubahan periodik dalam keadaan sistem, di mana nilai-nilai berbagai besaran fisika mencirikan sistem ini. Misalnya, perubahan periodik dalam tekanan dan kepadatan udara, tegangan dan arus listrik adalah fluktuasi dalam jumlah ini.
Secara matematis, periodisitas berarti bahwa jika - adalah fungsi periodik waktu dengan periode T, maka untuk sembarang t persamaan 
2. Getaran mekanis- gerakan tubuh yang persis atau hampir persis diulang secara berkala.
Getaran mekanis terjadi pada sistem yang memiliki posisi kesetimbangan stabil. Menurut prinsip energi potensial minimum, dalam posisi kesetimbangan stabil, energi potensial sistem minimal. Ketika sebuah benda dipindahkan dari posisi keseimbangan yang stabil, energi potensialnya meningkat. Dalam hal ini, muncul gaya yang diarahkan ke posisi keseimbangan (gaya balik), dan semakin jauh tubuh menyimpang dari posisi keseimbangan, semakin besar energi potensialnya dan semakin besar modul gaya pemulih. Misalnya, ketika pendulum pegas menyimpang dari posisi kesetimbangan, peran gaya pemulih dimainkan oleh gaya elastis, yang modulusnya berubah sebanding dengan simpangannya , di mana X penyimpangan bandul dari posisi setimbang. Energi potensial bandul pegas berubah sebanding dengan kuadrat perpindahan.
Demikian pula, ada osilasi bandul filamen dan bola bergerak di sepanjang bagian bawah mangkuk bola berjari-jari R, yang dapat dianggap sebagai pendulum ulir dengan panjang ulir sama dengan jari-jari mangkuk (Gbr. 78).
3.Transformasi energi selama getaran mekanis. Jika tidak ada gaya gesekan, maka energi mekanik total dari benda yang berosilasi tetap konstan. Dalam proses osilasi, transformasi timbal balik periodik dari energi potensial dan kinetik tubuh terjadi. Mari kita lakukan penalaran pada contoh osilasi bandul ulir. Untuk menyederhanakan penalaran, kita ambil energi potensial bandul pada posisi setimbang sama dengan nol. Pada posisi defleksi ekstrim, energi potensial bandul maksimum, dan energi kinetiknya nol, karena. pada posisi ini bandul dalam keadaan diam. Ketika bergerak ke posisi setimbang, ketinggian pendulum di atas permukaan bumi berkurang, dan energi potensial berkurang, sementara kecepatan dan energi kinetiknya meningkat. Dalam posisi setimbang, energi potensial adalah nol, dan energi kinetik maksimum. Terus bergerak dengan inersia, pendulum melewati posisi kesetimbangan. Setelah melewati posisi kesetimbangan, energi kinetik pendulum berkurang, tetapi energi potensialnya meningkat. Ketika pendulum berhenti, energi kinetiknya akan menjadi sama dengan nol, dan energi potensial akan mencapai maksimum dan semuanya akan diulang dalam urutan terbalik.
Menurut hukum kekekalan energi, energi potensial bandul pada posisi defleksi ekstrim sama dengan energi kinetiknya pada saat melewati posisi setimbang.
Dalam proses osilasi setiap saat, energi mekanik total bandul sama dengan potensialnya pada posisi defleksi ekstrim atau energi kinetik pada saat melewati posisi kesetimbangan
dimana ketinggian bandul pada posisi defleksi ekstrim, kecepatan pada saat melewati posisi kesetimbangan.
4. Periode osilasi- interval waktu minimum setelah gerakan diulang, atau interval waktu selama satu osilasi lengkap terjadi. Periode ( T) diukur dalam detik.
5. Frekuensi osilasi- menentukan jumlah osilasi lengkap yang dibuat dalam satu detik. Frekuensi dan periode dihubungkan oleh
Frekuensi diukur dalam hertz (Hz). Satu hertz adalah satu osilasi lengkap dalam satu detik.
6. Frekuensi siklik atau frekuensi melingkar menentukan jumlah osilasi lengkap per detik
Frekuensi adalah nilai positif , .
7. Amplitudo getaran mekanis adalah penyimpangan maksimum tubuh dari posisi keseimbangan. Dalam kasus umum osilasi, amplitudo adalah nilai maksimum yang diambil oleh kuantitas fisik yang berubah secara berkala.
8. Getaran harmonik- osilasi di mana nilai osilasi berubah sesuai dengan hukum sinus atau kosinus (menurut hukum harmonik):
Berikut adalah amplitudo osilasi, frekuensi siklik.
9. Fase osilasi harmonik - besarnya , berdiri di bawah tanda sinus atau cosinus. Fase menentukan nilai kuantitas yang berfluktuasi pada waktu tertentu, fase awal, yaitu. pada saat awal referensi waktu Contoh paling sederhana dari osilasi harmonik adalah osilasi proyeksi pada sumbu koordinat titik m bergerak beraturan sepanjang lingkaran berjari-jari TETAPI di pesawat XOY, yang pusatnya bertepatan dengan titik asal (Gbr. 79)
Untuk mempermudah, kami menetapkan , yaitu kemudian
Banyak sistem osilasi terkenal hanya dapat dianggap harmonik hanya kira-kira untuk penyimpangan yang sangat kecil. Kondisi utama untuk osilasi harmonik adalah konstanta frekuensi dan amplitudo siklik. Misalnya, ketika pendulum ulir berosilasi, sudut deviasi dari vertikal berubah tidak merata, mis. frekuensi siklik tidak konstan. Jika simpangannya sangat kecil, maka gerakan bandul sangat lambat dan ketidakrataan gerakan dapat diabaikan, dengan asumsi . Semakin lambat gerakan, semakin rendah resistansi medium, semakin rendah kehilangan energi dan semakin kecil perubahan amplitudo.
Dengan demikian, osilasi kecil dapat dianggap harmonik.
10. Representasi analitis dari getaran- rekaman nilai yang berfluktuasi dalam bentuk fungsi yang menyatakan ketergantungan nilai terhadap waktu.
11. Representasi grafis dari getaran - representasi osilasi dalam bentuk grafik fungsi pada sumbu koordinat OX dan t.
Misalnya, osilasi harmonik analitik ditulis sebagai , dan representasi grafisnya digambarkan sebagai sinusoid - garis padat pada Gbr.80.
12.Kecepatan titik dalam osilasi harmonik– kita peroleh, dengan mendiferensialkan terhadap waktu, fungsi X(t)
Dimana adalah amplitudo kecepatan, sebanding dengan frekuensi siklik dan amplitudo perpindahan.
Jadi kecepatan V menurut hukum sinusoidal dengan periode yang sama T, yang merupakan offset X di dalam 
. Fase kecepatan memimpin fase perpindahan dengan . Ini berarti bahwa kecepatan maksimum ketika titik melewati posisi kesetimbangan, dan pada perpindahan maksimum titik, kecepatannya adalah nol. Grafik kecepatan diwakili oleh garis putus-putus pada Gambar. 80
13. Percepatan suatu titik selama getaran harmonik diperoleh dengan membedakan kecepatan terhadap waktu atau membedakan perpindahan X dua kali dalam waktu:
Dimana amplitudo percepatan sebanding dengan amplitudo perpindahan dan kuadrat frekuensi siklik.
Percepatan suatu titik selama getaran harmonik berubah menurut hukum sinusoidal dengan periode yang sama T, yang merupakan pergeseran dalam 
Fase percepatan memimpin fase perpindahan dengan . Percepatan sama dengan nol pada saat titik melewati posisi kesetimbangan Pada Gambar 81, grafik percepatan ditunjukkan oleh garis putus-putus, garis padat menggambarkan grafik perpindahan.
Mengingat bahwa kita menulis percepatan dalam bentuk
Itu. percepatan dalam osilasi harmonik sebanding dengan perpindahan dan selalu diarahkan ke posisi kesetimbangan (melawan perpindahan). Menjauh dari posisi setimbang, titik bergerak cepat, mendekati posisi setimbang, titik bergerak cepat.
14. Dinamika osilasi harmonik. Mengalikan percepatan suatu titik yang membuat osilasi harmonik, dengan massanya, kita memperoleh, menurut hukum kedua Newton, gaya yang bekerja pada titik tersebut
Menunjukkan Sekarang kita menulis gaya yang bekerja pada titik
Dari persamaan terakhir dapat disimpulkan bahwa osilasi harmonik disebabkan oleh gaya yang sebanding dengan perpindahan dan diarahkan terhadap perpindahan, yaitu ke posisi setimbang.
15. Periode osilasi pendulum pegas. Sebuah bandul pegas berosilasi di bawah aksi gaya elastis
Sebuah gaya sebanding dengan perpindahan dan diarahkan ke posisi kesetimbangan menyebabkan osilasi harmonik titik. Oleh karena itu, osilasi pendulum pegas adalah harmonik. Koefisien kekakuan adalah
Perlu diingat bahwa kita mendapatkan periode osilasi bebas dari pendulum pegas
Frekuensi bandul pegas adalah
.
15. pendulum matematika- titik material yang tergantung pada benang yang sangat tipis, tanpa bobot, dan tidak dapat diperpanjang, berosilasi dalam bidang vertikal, di bawah aksi gravitasi.
Beban yang digantungkan pada seutas benang, yang dimensinya dapat diabaikan dibandingkan dengan panjang benang, kira-kira dapat dianggap sebagai bandul matematis. Seringkali pendulum seperti itu disebut pendulum benang.
Pertimbangkan osilasi kecil dari bandul matematika dengan panjang aku. Pada posisi setimbang, gaya gravitasi diseimbangkan oleh tegangan pada ulir, yaitu .
Jika kita membelokkan pendulum melalui sudut kecil, maka gaya gravitasi dan gaya tegangan, diarahkan pada sudut satu sama lain, menambah gaya resultan, yang diarahkan ke posisi kesetimbangan. Pada Gambar 82, deviasi pendulum dari vertikal adalah
Sudutnya sangat kecil sehingga frekuensi siklik, mis. kecepatan sudut rotasi ulir dapat dianggap konstan. Oleh karena itu, kami menulis perpindahan pendulum dalam bentuk
Jadi, osilasi kecil dari bandul matematis adalah osilasi harmonik. Dari Gambar. 82 berarti bahwa gaya adalah tetapi karena itu
Di mana m, g, dan aku nilai konstan. Mari kita tunjukkan dan dapatkan modul gaya pemulih dalam bentuk . Jika kita memperhitungkan bahwa gaya selalu diarahkan ke posisi setimbang, mis. terhadap bias, maka kita tulis ekspresinya dalam bentuk .
Jadi, gaya yang menyebabkan osilasi pendulum matematis sebanding dengan perpindahan dan diarahkan terhadap perpindahan, seperti dalam kasus osilasi pendulum pegas, yaitu sifat gaya ini sama dengan gaya elastis. Tetapi secara alami, gaya elastis adalah gaya elektromagnetik. Gaya yang menyebabkan osilasi bandul matematis pada dasarnya adalah gaya gravitasi - non-elektromagnetik, oleh karena itu disebut kuasi-elastis dengan paksa. Setiap gaya yang bertindak sebagai gaya elastis yang tidak bersifat elektromagnetik disebut gaya kuasi-elastis. Hal ini memungkinkan kita untuk menulis ekspresi untuk periode osilasi bandul matematika dalam bentuk
.
Dari persamaan ini dapat disimpulkan bahwa periode osilasi bandul matematis tidak bergantung pada massa bandul, tetapi bergantung pada panjang dan percepatan jatuh bebasnya. Mengetahui periode osilasi pendulum matematika dan panjangnya, dimungkinkan untuk menentukan percepatan jatuh bebas di setiap titik di permukaan bumi.
17. Getaran benda yang mengapung di permukaan zat cair. Untuk mempermudah, pertimbangkan benda bermassa m berbentuk silinder dengan luas alas S. Benda mengapung sebagian terendam dalam cairan yang massa jenisnya (Gbr. 83).
Biarkan kedalaman perendaman berada pada posisi setimbang. Dalam hal ini, gaya resultan Archimedes dan gaya gravitasi sama dengan nol
.
Jika Anda mengubah kedalaman pencelupan menjadi X maka gaya Archimedes akan menjadi sama dan modulus gaya resultan F menjadi berbeda dari nol
Mengingat bahwa 
kita mendapatkan
Menunjukkan , modulus gaya F sebagai
Jika kedalaman perendaman meningkat, mis. tubuh bergerak ke bawah, gaya Archimedes menjadi lebih besar dari gaya gravitasi dan resultannya F diarahkan ke atas, yaitu terhadap perpindahan. Jika kedalaman perendaman berkurang, mis. bergeser ke atas dari posisi kesetimbangan, gaya Archimedes menjadi lebih kecil dari gaya gravitasi dan resultannya F diarahkan ke bawah, yaitu terhadap perpindahan.
Jadi kekuatannya F selalu diarahkan terhadap perpindahan dan modulusnya sebanding dengan perpindahan
Gaya ini kuasi-elastis dan menyebabkan osilasi harmonik dari benda yang mengambang di permukaan cairan. Periode osilasi ini dihitung dengan rumus umum untuk osilasi harmonik
.
18. Osilasi cairan homogen dalam tabung-U. Biarkan cairan homogen massa m, yang kepadatannya dituangkan ke dalam tabung berbentuk U, luas penampang yang S(Gbr.84) Dalam keadaan setimbang, tinggi kolom di kedua siku tabung adalah sama, menurut hukum bejana berkomunikasi untuk cairan homogen.
Jika cairan dikeluarkan dari kesetimbangan, maka ketinggian kolom cairan di lutut akan berubah secara berkala, yaitu. cairan dalam tabung akan berosilasi.
Biarkan pada suatu saat ketinggian kolom cairan di lutut kanan menjadi X lagi. daripada di sebelah kiri. Artinya zat cair dalam tabung dipengaruhi oleh gaya berat zat cair dalam kolom dengan ketinggian X, , di mana adalah volume kolom cairan dengan tinggi x. Produknya adalah konstanta, jadi .
Jadi modulus gaya F sebanding dengan perbedaan ketinggian kolom cairan di siku, yaitu sebanding dengan perpindahan zat cair dalam tabung. Arah gaya ini selalu berlawanan dengan perpindahan, yaitu
Oleh karena itu, gaya ini menyebabkan osilasi harmonik cairan di dalam tabung. Kami menulis periode osilasi ini sesuai dengan aturan untuk osilasi harmonik
19. Osilasi tubuh dalam mangkuk bola. Biarkan tubuh meluncur tanpa gesekan dalam mangkuk bulat berjari-jari R(Gbr. 78). Dengan penyimpangan kecil dari posisi kesetimbangan, osilasi benda ini dapat dianggap sebagai osilasi harmonik dari bandul matematis, yang panjangnya sama dengan R, dengan periode sama dengan
20. Energi getaran harmonik. Sebagai contoh, perhatikan osilasi pendulum pegas. Ketika diimbangi X
Jika gaya gesekan sangat tinggi, maka osilasi teredam tidak terjadi. Tubuh, dibawa keluar dari keseimbangan oleh kekuatan apa pun, setelah penghentian aksi kekuatan-kekuatan ini, kembali ke posisi keseimbangan dan berhenti. Gerak demikian disebut aperiodik (non-periodik). Grafik gerak aperiodik ditunjukkan pada Gambar.86.
22. Getaran paksa- osilasi sistem yang tidak teredam, yang disebabkan oleh gaya eksternal yang berubah secara berkala dari waktu ke waktu (gaya paksa).
Jika gaya penggerak berubah sesuai dengan hukum harmonik
, di mana amplitudo gaya penggerak adalah frekuensi sikliknya, maka osilasi harmonik paksa dengan frekuensi siklik yang sama dengan frekuensi gaya penggerak dapat dibuat dalam sistem
.
23. Resonansi- peningkatan tajam dalam amplitudo osilasi paksa ketika frekuensi gaya penggerak bertepatan dengan frekuensi osilasi bebas sistem. Jika osilasi terjadi pada media penahan, maka plot ketergantungan amplitudo osilasi paksa pada frekuensi gaya penggerak terlihat seperti pada Gambar 87.
Gaya penggerak, yang frekuensinya bertepatan dengan frekuensi osilasi bebas sistem, bahkan dengan amplitudo gaya penggerak yang sangat kecil, dapat menyebabkan osilasi dengan amplitudo yang sangat besar.
24. Getaran gratis. Frekuensi alami sistem. Getaran bebas adalah getaran suatu sistem yang terjadi di bawah aksi gaya internalnya. Untuk pendulum pegas, gaya dalam adalah gaya elastis. Untuk bandul matematis, yang terdiri dari bandul itu sendiri dan Bumi, gaya dalam adalah gravitasi. Untuk benda yang mengapung di permukaan zat cair, gaya dalam adalah gaya Archimedes.
25. Osilasi diri- osilasi tak teredam yang terjadi dalam medium, karena sumber energi yang tidak memiliki sifat osilasi, mengkompensasi kehilangan energi untuk mengatasi gaya gesekan. Sistem yang berosilasi sendiri menerima bagian energi yang sama pada interval waktu yang sama, misalnya, setelah satu periode. Jam adalah contoh dari sistem berosilasi sendiri.
Universitas Teknik Nasional Belarusia
Departemen "Fisika Teknik"
Laboratorium Mekanika dan Fisika Molekuler
Laporan
untuk pekerjaan laboratorium SP 1
“Getaran dan Gelombang.
Diisi oleh: mahasiswa gr.107624
Khikhol I.P.
Diperiksa oleh: Fedotenko A.V.
Minsk 2004
Pertanyaan:
Gerakan apa yang disebut osilasi? Jenis fluktuasi? Getaran apa yang disebut harmonik? Karakteristik dasar osilasi harmonik.
Getaran apa yang disebut bebas? Berikan contoh getaran bebas.
Getaran apa yang disebut paksa? Berikan contoh getaran paksa.
Jelaskan proses konversi energi selama gerak osilasi harmonik, dengan menggunakan contoh pendulum matematis atau pegas.
Dengan rumus apa energi mekanik total ditentukan selama osilasi harmonik benda pada saat melewati titik keseimbangan dan titik ekstrem gerakan.
Mengapa osilasi bebas pendulum meredam? Dalam kondisi apa osilasi pendulum menjadi tidak teredam?
Apa itu resonansi mekanis? Bagaimana kondisi resonansi? Jenis-jenis resonansi. Contoh sistem resonansi Berikan contoh manifestasi resonansi yang berguna dan berbahaya.
Apa yang dimaksud dengan sistem osilasi sendiri? Berikan contoh perangkat untuk mendapatkan osilasi sendiri. Apa perbedaan antara osilasi sendiri dan osilasi paksa dan bebas?
Apa yang disebut gelombang? Karakteristik utama dari proses gelombang. Jenis gelombang.
Gelombang apa yang disebut transversal, longitudinal? Apa perbedaan di antara mereka? Sebutkan contoh gelombang transversal dan gelombang longitudinal?
Gelombang manakah yang disebut bidang linier, bola,? Properti apa yang mereka miliki?
Bagaimana gelombang dipantulkan dari rintangan? Apa itu gelombang berdiri? Karakteristik utamanya. Berikan contoh.
Penerapan proses gelombang. Bagaimana susunan antena teleskop radio?
Gelombang suara dan aplikasinya.
Jawaban:
1 Osilasi adalah proses yang berbeda dalam satu derajat atau lain pengulangan.
Ada getaran: mekanik, elektromagnetik, elektromekanis.
Osilasi harmonik adalah osilasi di mana nilai osilasi berubah sesuai dengan hukum sin atau cos.
Karakteristik utama dari osilasi harmonik: amplitudo, panjang gelombang, frekuensi.
2 Osilasi bebas disebut: osilasi yang terjadi dalam sistem yang dibiarkan sendiri setelah diberikan dorongan atau dikeluarkan dari keseimbangan
Contoh getaran bebas: getaran bola yang digantungkan pada seutas benang.
3 Osilasi paksa disebut: osilasi, di mana sistem osilasi terkena gaya eksternal yang berubah secara berkala.
Contoh getaran paksa: getaran jembatan yang terjadi ketika orang berjalan di sepanjang jembatan, berjalan selangkah.
4 Dalam gerak osilasi harmonik, energi berpindah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaliknya. Jumlah energi sama dengan energi maksimum.
5 Menurut rumus, energi mekanik total ditentukan selama osilasi harmonik tubuh pada saat melewati titik kesetimbangan, 
titik ekstrim gerakan.
6 Osilasi bebas pendulum menjadi redam karena benda dipengaruhi oleh gaya yang mencegah gerakannya (gaya gesekan, hambatan).
Osilasi bandul dapat menjadi tidak teredam jika energi disuplai secara konstan.
7 Resonansi - peningkatan amplitudo maksimum.
Kondisi resonansi: ketika frekuensi alami sistem harus sesuai dengan translasi.
Contoh sistem resonansi:
Contoh manifestasi resonansi yang berguna: digunakan dalam akustik, teknik radio (penerima radio). Contoh manifestasi resonansi yang berbahaya: penghancuran jembatan ketika kolom berbaris melewatinya.
8 Sistem osilasi sendiri - ini adalah osilasi yang disertai dengan pengaruh gaya eksternal pada sistem osilasi, namun, momen waktu ketika efek ini dilakukan diatur oleh sistem osilasi itu sendiri - sistem itu sendiri mengontrol kekuatan eksternal.
Contoh perangkat untuk memperoleh osilasi sendiri: jam di mana pendulum menerima guncangan karena energi dari beban yang dinaikkan atau pegas bengkok, dan guncangan ini terjadi pada saat pendulum melewati posisi tengah.
Perbedaan antara osilasi sendiri dan osilasi paksa dan bebas adalah bahwa energi disuplai ke sistem ini dari luar, tetapi pasokan energi ini dikendalikan oleh sistem itu sendiri.
9 Gelombang adalah getaran yang merambat melalui ruang dari waktu ke waktu.
Karakteristik proses gelombang: panjang gelombang, kecepatan rambat gelombang, amplitudo gelombang
Gelombang bersifat transversal dan longitudinal.
10 Gelombang transversal - partikel medium berosilasi, tetap berada di bidang yang tegak lurus terhadap perambatan gelombang.
Gelombang longitudinal - partikel medium berosilasi dalam arah rambat gelombang
Contoh gelombang transversal adalah gelombang suara, gelombang longitudinal adalah gelombang radio.
11 Gelombang linier adalah gelombang yang merambat pada garis sejajar.
Gelombang bola merambat ke segala arah dari titik yang menyebabkannya berosilasi, dan puncaknya menyerupai bola.
Suatu gelombang dianggap datar jika permukaan gelombangnya merupakan sekumpulan bidang yang sejajar satu sama lain.
12 Gelombang dipantulkan dengan sudut yang sama terhadap garis normal dengan gelombang datang di titik tersebut.
Gelombang berdiri terbentuk dalam medium homogen ketika dua gelombang identik merambat satu sama lain melalui medium ini: merambat dan mendekat. Akibat superposisi (superposisi bentuk-bentuk ini), timbul gelombang berdiri.
Karakteristik: amplitudo, frekuensi.
Contoh: dua sumber gelombang berada di dalam air, mereka menciptakan gelombang yang sama, akan ada gelombang berdiri di antara sumber-sumber tersebut.
13 Proses gelombang digunakan dalam transmisi sinyal jarak jauh.
Gelombang datang pada bidang antena dipantulkan secara paralel dan berpotongan pada satu titik di mana resonansi terjadi
14 Gelombang suara merambat sebagai gelombang mekanik longitudinal. Kecepatan rambat gelombang ini bergantung pada sifat mekanik medium dan tidak bergantung pada frekuensi.
Literatur:
Sivukhin D.V. Kursus umum fisika, v., bab.2, 17. M., "Ilmu", 1989.
Detlaf A., A. Yavorsky B. M. "Sekolah Tinggi", 1998.
Gevorkyan R.G. Shepel
Trofimoza T.I. Kursus Fisika, M. "Higher School", 1998.
Sazeleva I.V. Kursus fisika umum, vol.1, ch. 2, 15. M., "Nauka", 1977.
Narakevich I.I., Volmyansky E.I., Lobko S.I. Fisika untuk VTU. - Minsk. Lulusan sekolah. 1992
), osilasi yang terjadi karena energi yang diberikan ke sistem pada awal gerakan osilasi (misalnya, dalam sistem mekanis melalui perpindahan awal tubuh atau memberinya kecepatan awal, dan dalam sistem listrik - osilasi sirkuit - melalui pembuatan muatan awal pada pelat kapasitor). Amplitudo osilasi alami, berbeda dengan osilasi paksa, hanya ditentukan oleh energi ini, dan frekuensinya ditentukan oleh sifat-sifat sistem itu sendiri. Karena disipasi energi, osilasi alami selalu merupakan osilasi teredam. Contoh getaran alam adalah bunyi bel, gong, senar piano, dll.
Ensiklopedia Modern. 2000 .
Lihat apa itu "OSCILLATIONS SENDIRI" di kamus lain:
Getaran alami- (getaran bebas), getaran yang terjadi karena energi yang diberikan ke sistem pada awal gerakan osilasi (misalnya, dalam sistem mekanis melalui perpindahan awal tubuh atau memberinya kecepatan awal, dan dalam listrik ... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar
Getaran dalam getaran apa pun. sistem yang terjadi tanpa adanya pengaruh eksternal; sama seperti (lihat GETARAN GRATIS). Kamus Ensiklopedis Fisik. Moskow: Ensiklopedia Soviet. Pemimpin Redaksi A. M. Prokhorov. 1983... Ensiklopedia Fisik
- (osilasi bebas) osilasi yang dapat dieksitasi dalam sistem osilasi di bawah pengaruh dorongan awal. Bentuk dan frekuensi getaran alami ditentukan oleh massa dan elastisitas getaran alami mekanis dan induktansi dan ... ... Kamus Ensiklopedis Besar
- (Osilasi) getaran bebas suatu benda atau rangkaian osilasi oleh inersia, bila tidak dipengaruhi oleh gaya luar periodik. S.K. mempunyai masa yang sangat pasti (periode sendiri); misalnya getaran kapal setelahnya ... ... Marine Dictionary
getaran alami- Osilasi gratis pada salah satu bentuk sendiri. [Koleksi istilah yang direkomendasikan. Edisi 82. Mekanika struktural. Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Komite Terminologi Ilmiah dan Teknis. 1970] Topik mekanika struktur, kekuatan bahan EN ... Buku Pegangan Penerjemah Teknis
- (getaran bebas), getaran yang dapat dieksitasi dalam sistem osilasi di bawah aksi dorongan awal. Bentuk dan frekuensi osilasi alami mekanis ditentukan oleh massa dan elastisitas, dan induktansi elektromagnetik dan ... ... kamus ensiklopedis
getaran alami- savieji virpesiai status sebagai T sritis fizika atitikmenys: angl. osilasi eigen; osilasi alami; osilasi diri vok. Eigenschwingungen, f rus. osilasi alami, n pranc. osilasi propres, f … Fizikos terminų odynas
Getaran bebas, getaran yang terjadi secara dinamis sistem tanpa adanya pengaruh eksternal ketika gangguan eksternal dikomunikasikan padanya pada saat awal, yang membawa sistem keluar dari keseimbangan. Karakter S. to. terutama ditentukan oleh ... ... Ensiklopedia Matematika
getaran alami- osilasi fisik osilasi alami independen [bebas] terjadi di bawah pengaruh dorongan awal. osilasi diri. eksitasi diri adalah terjadinya osilasi spontan dalam sistem di bawah pengaruh pengaruh eksternal. spektrum. kembar tiga... Kamus Ideografis Bahasa Rusia
Osilasi bebas, osilasi dalam sistem mekanis, listrik, atau sistem fisik lainnya, terjadi tanpa adanya pengaruh eksternal karena akumulasi energi awalnya (karena adanya perpindahan awal atau ... Ensiklopedia Besar Soviet
Buku
- Masa lalu yang rumit. In Search of Paris, atau Eternal Return (kumpulan 3 buku), Mikhail German. Prosa tiga jilid dari penulis dan sejarawan seni St. Petersburg yang terkenal Mikhail Yuryevich German termasuk memoar "Masa Lalu yang Sulit" dan buku "In Search of Paris, or the Eternal ...
- Tekankan pada nama diri dalam bahasa Rusia modern, A. V. Superanskaya. Buku ini dikhususkan untuk analisis stres dalam nama yang tepat dalam bahasa Rusia modern. Eksposisi mencakup tiga jenis nama diri - nama pribadi, nama keluarga dan nama geografis di ...
fluktuasi- gerakan yang persis atau kira-kira diulang pada interval waktu tertentu.
Getaran gratis- fluktuasi dalam sistem di bawah aksi benda-benda internal, setelah sistem dikeluarkan dari keseimbangan.
Getaran suatu beban yang digantungkan pada seutas tali atau beban yang diikatkan pada pegas adalah contoh getaran bebas. Setelah menghilangkan sistem ini dari posisi kesetimbangan, kondisi dibuat di mana benda berosilasi tanpa pengaruh gaya eksternal.
Sistem- sekelompok tubuh, gerakan yang kita pelajari.
kekuatan internal- gaya yang bekerja antara tubuh sistem.
Kekuatan luar- gaya yang bekerja pada tubuh sistem dari tubuh yang tidak termasuk di dalamnya.
Kondisi untuk terjadinya osilasi bebas.
- Ketika tubuh dipindahkan dari posisi setimbang, gaya harus muncul dalam sistem yang diarahkan ke posisi setimbang dan, oleh karena itu, cenderung mengembalikan tubuh ke posisi setimbang.
Contoh: ketika bola yang menempel pada pegas bergerak ke kiri dan ketika bergerak ke kanan, gaya elastis diarahkan ke posisi setimbang. - Gesekan dalam sistem harus cukup rendah. Jika tidak, osilasi akan cepat mati atau tidak muncul sama sekali. Osilasi terus menerus hanya mungkin terjadi jika tidak ada gesekan.
Ada jenis yang berbeda osilasi dalam fisika, ditandai dengan parameter tertentu. Pertimbangkan perbedaan utama mereka, klasifikasi menurut berbagai faktor.
Definisi dasar
Osilasi dipahami sebagai proses di mana, pada interval reguler, karakteristik utama gerakan memiliki nilai yang sama.
Osilasi semacam itu disebut periodik, di mana nilai-nilai besaran dasar diulang secara berkala (periode osilasi).
Varietas proses osilasi
Mari kita perhatikan jenis osilasi utama yang ada dalam fisika dasar.
Getaran bebas adalah getaran yang terjadi dalam sistem yang tidak dipengaruhi oleh pengaruh variabel eksternal setelah guncangan awal.
Contoh osilasi bebas adalah bandul matematika.
Jenis-jenis getaran mekanis yang terjadi dalam sistem di bawah aksi gaya variabel eksternal.
Fitur klasifikasi
Menurut sifat fisik, jenis gerakan osilasi berikut dibedakan:
- mekanis;
- panas;
- elektromagnetik;
- Campuran.
Menurut pilihan interaksi dengan lingkungan
Jenis getaran berdasarkan interaksi dengan lingkungan membedakan beberapa kelompok.
Osilasi paksa muncul dalam sistem di bawah aksi aksi periodik eksternal. Sebagai contoh dari jenis osilasi ini, kita dapat mempertimbangkan gerakan tangan, daun di pohon.
Untuk osilasi harmonik paksa, resonansi dapat muncul, di mana, dengan nilai yang sama dari frekuensi aksi eksternal dan osilator, dengan peningkatan amplitudo yang tajam.
Getaran alami dalam sistem di bawah pengaruh gaya internal setelah dikeluarkan dari keseimbangan. Varian paling sederhana dari getaran bebas adalah pergerakan beban yang digantung pada ulir atau dilekatkan pada pegas.
Osilasi diri disebut jenis di mana sistem memiliki sejumlah energi potensial yang digunakan untuk membuat osilasi. tanda mereka adalah fakta bahwa amplitudo dicirikan oleh sifat-sifat sistem itu sendiri, dan bukan oleh kondisi awal.
Untuk osilasi acak, beban eksternal memiliki nilai acak.
Parameter dasar gerakan osilasi
Semua jenis osilasi memiliki karakteristik tertentu, yang harus disebutkan secara terpisah.
Amplitudo adalah deviasi maksimum dari posisi kesetimbangan, deviasi dari nilai yang berfluktuasi, diukur dalam meter.
Periode adalah waktu dari satu getaran lengkap, setelah itu karakteristik sistem diulang, dihitung dalam detik.
Frekuensi ditentukan oleh banyaknya osilasi per satuan waktu, berbanding terbalik dengan periode osilasi.
Fase osilasi mencirikan keadaan sistem.
Karakteristik getaran harmonik
Jenis osilasi seperti itu terjadi menurut hukum kosinus atau sinus. Fourier berhasil menetapkan bahwa setiap osilasi periodik dapat direpresentasikan sebagai jumlah perubahan harmonik dengan memperluas fungsi tertentu dalam
Sebagai contoh, perhatikan sebuah bandul yang memiliki periode dan frekuensi siklik tertentu.
Apa yang mencirikan jenis osilasi ini? Fisika menganggap sistem ideal, yang terdiri dari: poin materi, yang digantung pada seutas benang tak berbobot yang tidak dapat diperpanjang, berosilasi di bawah pengaruh gravitasi.
Jenis getaran seperti itu memiliki sejumlah energi, mereka umum di alam dan teknologi.
Dengan gerakan osilasi yang berkepanjangan, koordinat pusat massanya berubah, dan dengan arus bolak-balik, nilai arus dan tegangan dalam rangkaian berubah.
Ada berbagai jenis osilasi harmonik menurut sifat fisiknya: elektromagnetik, mekanik, dll.
Gemetar bertindak sebagai getaran paksa kendaraan, yang bergerak di jalan yang kasar.
Perbedaan utama antara getaran paksa dan getaran bebas
Jenis osilasi elektromagnetik ini berbeda dalam karakteristik fisik. Adanya hambatan sedang dan gaya gesekan menyebabkan redaman osilasi bebas. Dalam kasus osilasi paksa, kehilangan energi dikompensasikan dengan pasokan tambahan dari sumber eksternal.
Periode bandul pegas berhubungan dengan massa benda dan kekakuan pegas. Dalam kasus pendulum matematika, itu tergantung pada panjang utasnya.
Dengan periode yang diketahui, adalah mungkin untuk menghitung frekuensi alami dari sistem osilasi.
Dalam teknologi dan alam, ada fluktuasi dengan nilai yang berbeda frekuensi. Misalnya, bandul yang berosilasi di Katedral St. Isaac di St. Petersburg memiliki frekuensi 0,05 Hz, sedangkan untuk atom beberapa juta megahertz.
Setelah periode waktu tertentu, redaman osilasi bebas diamati. Itulah sebabnya osilasi paksa digunakan dalam praktik nyata. Mereka diminati di berbagai mesin getaran. Vibratory hammer adalah mesin shock-vibration, yang dimaksudkan untuk mendorong pipa, tiang pancang, dan struktur logam lainnya ke dalam tanah.
Getaran elektromagnetik
Karakteristik mode getaran melibatkan analisis parameter fisik utama: muatan, tegangan, kekuatan arus. Sebagai sistem dasar, yang digunakan untuk mengamati osilasi elektromagnetik, adalah rangkaian osilasi. Ini dibentuk dengan menghubungkan kumparan dan kapasitor secara seri.
Ketika sirkuit ditutup, osilasi elektromagnetik bebas muncul di dalamnya, terkait dengan perubahan periodik dalam muatan listrik pada kapasitor dan arus dalam koil.
Mereka bebas karena fakta bahwa ketika mereka dilakukan tidak ada pengaruh eksternal, tetapi hanya energi yang disimpan di sirkuit itu sendiri yang digunakan.
Dengan tidak adanya pengaruh eksternal, setelah periode waktu tertentu, redaman osilasi elektromagnetik diamati. Alasan untuk fenomena ini adalah pelepasan kapasitor secara bertahap, serta resistansi yang sebenarnya dimiliki koil.
Itulah sebabnya osilasi teredam terjadi dalam rangkaian nyata. Mengurangi muatan pada kapasitor menyebabkan penurunan nilai energi dibandingkan dengan nilai aslinya. Secara bertahap, itu akan dilepaskan dalam bentuk panas pada kabel penghubung dan koil, kapasitor akan benar-benar habis, dan osilasi elektromagnetik akan selesai.
Signifikansi Fluktuasi dalam Sains dan Teknologi
Setiap gerakan yang memiliki tingkat pengulangan tertentu adalah osilasi. Misalnya, pendulum matematika dicirikan oleh penyimpangan sistematis di kedua arah dari posisi vertikal aslinya.
Untuk pendulum pegas, satu osilasi lengkap sesuai dengan gerakannya naik dan turun dari posisi awal.
Pada rangkaian listrik yang memiliki kapasitansi dan induktansi, terjadi pengulangan muatan pada pelat kapasitor. Apa penyebab gerakan osilasi? Pendulum berfungsi karena fakta bahwa gravitasi menyebabkannya kembali ke posisi semula. Dalam kasus model pegas, fungsi serupa dilakukan oleh gaya elastis pegas. Melewati posisi keseimbangan, beban memiliki kecepatan tertentu, oleh karena itu, dengan inersia, ia bergerak melewati keadaan rata-rata.
Osilasi listrik dapat dijelaskan oleh perbedaan potensial yang ada antara pelat kapasitor bermuatan. Bahkan ketika benar-benar habis, arus tidak hilang, itu diisi ulang.
Dalam teknologi modern, osilasi digunakan, yang berbeda secara signifikan dalam sifat, tingkat pengulangan, karakter, dan juga "mekanisme" terjadinya.
Getaran mekanis dibuat oleh senar alat musik, gelombang laut, dan bandul. Fluktuasi kimia yang terkait dengan perubahan konsentrasi reaktan diperhitungkan saat melakukan berbagai interaksi.
Osilasi elektromagnetik memungkinkan untuk membuat berbagai perangkat teknis, misalnya, telepon, perangkat medis ultrasonik.
Fluktuasi kecerahan Cepheid sangat menarik dalam astrofisika, dan para ilmuwan dari berbagai negara sedang mempelajarinya.
Kesimpulan
Semua jenis osilasi terkait erat dengan sejumlah besar proses teknis dan fenomena fisik. Kepentingan praktis mereka sangat besar dalam konstruksi pesawat terbang, pembuatan kapal, pembangunan kompleks perumahan, teknik elektro, elektronik radio, kedokteran, dan ilmu dasar. Contoh proses osilasi khas dalam fisiologi adalah pergerakan otot jantung. Getaran mekanis ditemukan dalam kimia organik dan anorganik, meteorologi, dan juga dalam banyak ilmu alam lainnya.
Studi pertama tentang pendulum matematika dilakukan pada abad ketujuh belas, dan pada akhir abad kesembilan belas, para ilmuwan mampu menetapkan sifat osilasi elektromagnetik. Ilmuwan Rusia Alexander Popov, yang dianggap sebagai "bapak" komunikasi radio, melakukan eksperimennya tepat berdasarkan teori osilasi elektromagnetik, hasil penelitian Thomson, Huygens, dan Rayleigh. Dia berhasil menemukan aplikasi praktis untuk osilasi elektromagnetik, menggunakannya untuk mengirimkan sinyal radio jarak jauh.
Akademisi P. N. Lebedev selama bertahun-tahun melakukan eksperimen terkait dengan produksi osilasi elektromagnetik frekuensi tinggi menggunakan medan listrik bolak-balik. Melalui berbagai eksperimen yang terkait dengan berbagai jenis fluktuasi, para ilmuwan berhasil menemukan area penggunaan optimal mereka di ilmu pengetahuan modern dan teknologi.