振動の種類とその定義。 振動: 機械的および電磁的
1.変動。
2. 機械的振動。
3. 機械的振動中のエネルギー変換。
4. 振動の周期。
5. 発振周波数。
6. 周期的な発振周波数。
7. 機械振動の振幅。
8. 高調波振動。
9. 高調波振動の位相。
10.振動の分析的表現。
11. 振動のグラフ表示。
12. 調和振動の一点の速度。
13. 調和振動における点の加速。
14. 高調波振動のダイナミクス。
15. ばね振り子の振動周期。
16. 数学的振り子。 準弾性力。
17. 液体の表面に浮いている物体の振動。
18. U 字管内の均一な液体の振動。
19. 球形のボウル内の物体の振動。
20. 高調波振動のエネルギー。
21. 減衰振動。
22.強制振動。
23.共鳴。
24.自由な振動。 自分の周波数。
25. 自励発振。
1. 変動。振動は一般に、システムの状態の周期的な変化と呼ばれ、さまざまな値が変化します。 物理量このシステムを特徴付けます。 たとえば、気圧と密度、電圧と電流の周期的な変化は、これらの量の変動です。
数学的には、周期性とは、- が周期のある時間の周期関数である場合を意味します。 T、その後、任意の t平等 
2. 機械振動- 一定の間隔で正確に、またはほぼ正確に繰り返される体の動き。
機械的振動は、安定した平衡位置にあるシステムで発生します。 最小ポテンシャル エネルギーの原則によれば、安定した平衡状態では、システムのポテンシャル エネルギーは最小になります。 物体が安定した平衡状態から離れると、その位置エネルギーが増加します。 この場合、平衡位置に向かう力（戻り力）が発生し、身体が平衡位置から離れるほど、その位置エネルギーが大きくなり、復元力のモジュールが大きくなります。 たとえば、ばね振り子が平衡位置からずれると、弾性力が復元力の役割を果たし、その弾性率はずれに比例して変化します。 バツ振り子の平衡位置からのずれ。 ばね振り子の位置エネルギーは、変位の 2 乗に比例して変化します。
同様に、フィラメント振り子の振動と、半径の球形ボウルの底に沿って移動するボールがあります。 Rこれは、ねじの長さがボウルの半径に等しいねじの振り子と見なすことができます (図 78)。
3.機械的振動中のエネルギー変換. 摩擦力がない場合、振動体の総機械エネルギーは一定のままです。 振動の過程で、体のポテンシャルと運動エネルギーの周期的な相互変換が発生します。 糸振り子の振動の例で推論を実行しましょう。 推論を簡単にするために、平衡位置での振り子の位置エネルギーをゼロとします。 極端にたわんだ位置では、振り子の位置エネルギーは最大になり、運動エネルギーはゼロになります。 この位置では振り子は静止しています。 平衡位置に移動すると、地表からの振り子の高さが減少し、位置エネルギーが減少し、速度と運動エネルギーが増加します。 平衡位置では、位置エネルギーはゼロで、運動エネルギーは最大です。 振り子は慣性で動き続け、平衡位置を通過します。 平衡位置を通過した後、振り子の運動エネルギーは減少しますが、その位置エネルギーは増加します。 振り子が停止すると、運動エネルギーはゼロになり、位置エネルギーは最大になり、すべてが逆の順序で繰り返されます。
エネルギー保存の法則によれば、極端にたわんだ位置にある振り子の位置エネルギーは、平衡位置を通過する瞬間の運動エネルギーに等しくなります。
任意の時点での振動の過程で、振り子の総機械エネルギーは、極端なたわみ位置でのポテンシャル、または平衡位置を通過する瞬間の運動エネルギーに等しくなります。
ここで、極端にたわんだ位置での振り子の高さ、平衡位置を通過する瞬間の速度。
4. 振動周期- 動きが繰り返されるまでの最小時間間隔、または 1 回の完全な振動が発生するまでの時間間隔。 限目 （ T) は秒単位で測定されます。
5. 発振周波数- 1 秒間に行われる完全な振動の数を決定します。 頻度と期間は、
周波数はヘルツ (Hz) で測定されます。 1 ヘルツは、1 秒間に 1 回の完全な振動です。
6. 循環周波数または循環周波数 1 秒あたりの完全な振動の数を決定します
頻度は正の値です。
7. 機械振動の振幅平衡位置からの体の最大偏差です。 一般的な振動の場合、振幅は周期的に変化する物理量の最大値です。
8. 高調波振動- 正弦または余弦の法則に従って振動値が変化する振動 (調和の法則に従って):
ここに振動振幅、周期周波数があります。
9. 高調波振動の位相 -マグニチュード , サインまたはコサインの記号の下に立っています。 フェーズは、特定の時間、つまり初期フェーズでの変動量の値を決定します。 時間基準の開始の瞬間 調和振動の最も単純な例は、点の座標軸上の投影の振動です。 メートル半径の円に沿って一様に移動する しかし飛行機で ソイ、その中心は原点と一致します (図 79)
簡単にするために、 を設定します。 それから
多くのよく知られている振動系は、非常に小さな偏差の場合、近似的にのみ調和と見なすことができます。 高調波振動の主な条件は、周期的な周波数と振幅が一定であることです。 たとえば、糸振り子が振動すると、垂直からのずれ角度が不均一に変化します。 循環周波数は一定ではありません。 偏差が非常に小さい場合、振り子の動きは非常に遅く、動きの不均一性は無視できます。 動きが遅いほど、媒体の抵抗が低くなり、エネルギー損失が低くなり、振幅の変化が小さくなります。
したがって、小さな振動はほぼ高調波と見なすことができます。
10. 振動の解析表現- 時間に対する値の依存性を表す関数の形での変動値の記録。
11. 振動のグラフ表示 -座標軸 OX および OX における関数のグラフの形での振動の表現 t.
例えば、解析的な調和振動は のように書かれ、そのグラフ表現は正弦曲線として表される - Fig.80 の実線である。
12.調和振動における点速度– 時間に関して微分することにより、関数を取得します バツ(t)
ここで は速度振幅で、周期周波数と変位振幅に比例します。
だからスピード Ⅴ同じ周期の正弦法則に従って T、これはオフセットです バツ内部 
. 速度フェーズは、変位フェーズよりも進みます。 これは、点が平衡位置を通過するときに速度が最大になり、点の変位が最大になると速度がゼロになることを意味します。 速度グラフは、図 80 の点線で表されます。
13. 調和振動中の点の加速度速度を時間で微分するか、変位を微分することによって得られる バツ時間内に 2 回:
ここで、加速度振幅は変位振幅と周期周波数の 2 乗に比例します。
調和振動中の点の加速度は、同じ周期の正弦波の法則に従って変化します T、これは内のシフトです 
加速フェーズは、変位フェーズよりも進みます。 点が平衡位置を通過した瞬間の加速度は 0 であり、図 81 の点線が加速度グラフ、実線が変位グラフです。
加速度を次の形で書くことを考えると
それらの。 調和振動の加速度は変位に比例し、常に(変位に対して)平衡位置に向けられます。 平衡位置から離れると、ポイントは急速に移動し、平衡位置に近づくと、ポイントは急速に移動します。
14. 調和振動のダイナミクス。調和振動をする点の加速度にその質量を掛けると、ニュートンの第 2 法則に従って、点に作用する力が得られます。
ここで、点に作用する力を書きます
最後の等式から、高調波振動は変位に比例する力によって引き起こされ、変位に逆らう方向に向けられることがわかります。 平衡位置に。
15. ばね振り子の振動周期。ばね振り子は弾性力の作用で振動します
変位に比例し、平衡位置に向けられた力は、ポイントの調和振動を引き起こします。 したがって、ばね振り子の振動は調和的です。 剛性係数は
ばね振り子の自由振動の周期が得られることに注意してください
ばね振り子の振動数は
.
15. 数学的振り子- 重力の作用下で垂直面で振動する、無限に薄く、無重量で、伸びない糸に吊るされた物質点。
糸の長さに比べて無視できる大きさの糸にかかる負荷は、ほぼ数学的な振り子と見なすことができます。 多くの場合、そのような振り子は糸振り子と呼ばれます。
長さのある数学的振り子の小さな振動を考えてみましょう l. 平衡位置では、重力は糸の張力によってバランスが取れています。 .
振り子を小さな角度でずらすと、互いにある角度で向けられた重力と張力が合計されて、平衡位置に向かう合力になります。 図82では、振り子の垂直からの偏差は
角度が非常に小さいため、周期周波数、つまり ねじの回転角速度は一定と見なすことができます。 したがって、振り子の変位を次の形式で書きます。
したがって、数学的振り子の小さな振動は調和振動です。 図から 82 したがって、力は次のようになります。
どこ メートル、グラム、と l定数値。 復元力のモジュールを の形で表し、取得しましょう。 力が常に平衡位置に向けられていることを考慮すると、つまり バイアスに対して、その式を の形式で書きます。
したがって、数学的振り子の振動を引き起こす力は、ばね振り子の振動の場合のように、変位に比例し、変位に逆らう方向になります。つまり、この力の性質は弾性力と同じです。 しかし、本来、弾性力は電磁力です。 数学的振り子の振動を引き起こす力は、その性質上、重力 - 非電磁力であるため、呼ばれます 準弾性力づくで。 本質的に電磁気的でない弾性力として作用する力は、準弾性力と呼ばれます。 これにより、数学的な振り子の振動周期の式を次の形式で書くことができます。
.
この等式から、数学的振り子の振動周期は振り子の質量に依存せず、その長さと自由落下の加速度に依存することがわかります。 数学的な振り子の振動周期とその長さを知っていれば、地球の表面の任意の点での自由落下の加速度を決定することができます。
17. 液体の表面に浮いている物体の振動。簡単にするために、質量体を考えます メートル底部のある円柱の形で S.体は、密度が の液体に部分的に浸されて浮いています (図 83)。
浸漬深さを平衡位置にします。 この場合、アルキメデスの合力と重力の合力はゼロに等しくなります。
.
浸漬深度を バツアルキメデスの力は等しくなり、合力の係数は ふゼロとは異なる
とすれば 
我々が得る
を表す 、力の係数 ふなので
浸漬深度が増加すると、つまり 体が下に移動すると、アルキメデスの力が重力よりも大きくなり、その結果、 ふ上向き、つまり 変位に対して。 浸漬深度が減少すると、つまり 平衡位置から上方に移動すると、アルキメデスの力は重力よりも小さくなり、結果として ふ下向き、つまり 変位に対して。
だから強さ ふ常に変位に対して向けられ、その係数は変位に比例します
この力は準弾性であり、液体の表面に浮かぶ物体の調和振動を引き起こします。 これらの振動の周期は、調和振動に共通の公式によって計算されます。
.
18. U 字管内の均一液体の振動. 質量の均一な流体を メートル、その密度はU字型のチューブに注がれ、その断面積は S(Fig.84) 平衡状態では、チューブの両方のエルボにある柱の高さは、均一な液体の連通管の法則に従って同じである。
液体が平衡から外れると、膝の液体柱の高さが周期的に変化します。 チューブ内の液体が振動します。
ある時点で右膝の液柱の高さを バツもっと。 左より。 これは、チューブ内の液体が、高さのあるカラム内の液体の重力の影響を受けることを意味します バツ, , は高さのある液柱の体積 バツ. 積は定数なので .
したがって、力のモジュラス ふエルボーの液柱の高さの差に比例します。 チューブ内の液体の変位に比例します。 この力の方向は常に変位と反対です。
したがって、この力はチューブ内の液体の調和振動を引き起こします。 調和振動の規則に従って、これらの振動の周期を書きます。
19. 球状のボウル内の物体の振動。半径の球面ボウル内で体を摩擦なしでスライドさせます R(図 78)。 平衡位置からわずかにずれると、この物体の振動は、長さが次の数学的振り子の調和振動と見なすことができます。 R、期間が等しい
20. 調和振動のエネルギー. 例として、ばね振り子の振動を考えてみましょう。 オフセット時 バツ
摩擦力が非常に高い場合、減衰振動は発生しません。 何らかの力によって平衡を失った体は、これらの力の作用が終了した後、平衡位置に戻って停止します。 このような運動は非周期的（非周期的）と呼ばれます。 非周期運動グラフを Fig.86 に示す。
22. 強制振動- 時間の経過とともに周期的に変化する外力 (強制力) によって引き起こされる、システムの非減衰振動。
調和の法則に従って駆動力が変化する場合
、ここで、駆動力の振幅はその周期周波数であり、駆動力の周波数に等しい周期周波数を持つ強制高調波振動をシステムで確立できます
.
23. 共振- 駆動力の周波数がシステムの自由振動の周波数と一致するときの強制振動の振幅の急激な増加。 振動が抵抗媒体で発生する場合、強制振動の振幅の駆動力の周波数への依存性のプロットは、図87のようになります。
振動数がシステムの自由振動の振動数と一致する駆動力は、駆動力の振幅が非常に小さい場合でも、振幅が非常に大きい振動を引き起こす可能性があります。
24. フリーバイブレーション。 システムの固有振動数。自由振動は、その内部力の作用下で発生するシステムの振動です。 ばね振り子の場合、内力は弾性力です。 振り子自体と地球からなる数学的振り子の場合、内力は重力です。 液体の表面に浮いている物体の場合、内力はアルキメデス力です。
25. 自励発振- 摩擦力を克服するためにエネルギー損失を補償する、振動特性を持たないエネルギー源により、媒体で発生する非減衰振動。 自励発振システムは、たとえば 1 周期後など、等しい時間間隔でエネルギーの等しい部分を受け取ります。 時計は自励発振システムの一例です。
ベラルーシ国立工科大学
「技術物理学」部門
力学・分子物理学研究室
報告
実験用 SP 1
“振動と波。
完成者: 学生 gr.107624
キコール I.P.
確認者: Fedotenko A.V.
ミンスク 2004
質問:
振動と呼ばれる動きは何ですか? ゆらぎの種類は？ 高調波と呼ばれる振動は何ですか? 高調波振動の基本特性。
無料と呼ばれる振動は何ですか？ 自由振動の例を挙げてください。
強制と呼ばれる振動は何ですか？ 強制振動の例を挙げてください。
数学またはばね振り子の例を使用して、調和振動運動中のエネルギー変換のプロセスを説明します。
平衡点と運動の極限点を通過する瞬間の物体の調和振動中に決定される総機械エネルギーは、どの式によって決定されますか.
振り子の自由振動が減衰するのはなぜですか? 振り子の振動が減衰しなくなる条件は?
機械共振とは？ 共鳴条件とは？ 共鳴の種類。 共鳴システムの例。 共鳴の有用で有害な症状の例を挙げてください。
自励発振システムとは何ですか? 自己発振を得るためのデバイスの例を挙げてください。 自己振動と強制振動と自由振動の違いは何ですか?
波とは何ですか？ ウェーブプロセスの主な特徴。 波の種類。
横波、縦波と呼ばれる波は何ですか? それらの違いは何ですか？ 横波と縦波の例を教えてください。
線形、球面、平面と呼ばれる波はどれ? それらにはどのような特性がありますか?
波は障害物からどのように反射されますか? 定在波とは？ その主な特徴。 例を上げてください。
波動過程の応用。 電波望遠鏡のアンテナはどのように配置されていますか?
音波とその応用。
答え:
1 振動は、繰り返しの程度が異なるプロセスです。
振動があります：機械的、電磁気的、電気機械的。
高調波振動は、正弦または余弦の法則に従って振動値が変化する振動です。
高調波振動の主な特徴: 振幅、波長、周波数。
2 自由振動と呼ばれる: システムに圧力が加えられた後、または平衡状態から外れた後にシステムに発生する振動
自由振動の例: 糸に吊るされたボールの振動。
3 強制振動は次のように呼ばれます: 振動、その間、振動システムは周期的に変化する外部の力にさらされます。
強制振動の例: 橋の上を人が歩調を合わせて歩くときに発生する橋の振動。
4 調和振動運動では、エネルギーは運動エネルギーから位置エネルギーに、またその逆に移動します。 エネルギーの合計は、最大エネルギーに等しくなります。
5式によると、平衡点を通過する瞬間の物体の調和振動中に総機械エネルギーが決定されます。 
移動の極端なポイント。
6 振り子の自由振動は、体がその動きを妨げる力 (摩擦力、抵抗力) の影響を受けると減衰します。
振り子の振動は、エネルギーが絶えず供給されていると減衰しなくなることがあります。
7 共鳴 - 振幅の最大増加。
共鳴条件: システムの固有振動数が並進振動数と一致しなければならない場合。
共鳴システムの例:
共鳴の有用な表現の例：音響学、無線工学（無線受信機）で使用されます。 共鳴の有害な兆候の例：行進列が橋の上を通過するときの橋の破壊。
8 自己振動システム - これらは振動システムに対する外力の影響を伴う振動ですが、これらの効果が実行される瞬間は振動システム自体によって設定されます - システム自体が外力を制御します。
自励振動を得るための装置の例：持ち上げられたおもりやねじれたバネのエネルギーによって振り子が衝撃を受け、その衝撃が振り子が中間位置を通過する瞬間に発生する時計。
自己振動と強制振動および自由振動の違いは、エネルギーが外部からこのシステムに供給されることですが、このエネルギー供給はシステム自体によって制御されます。
9 波は、時間とともに空間を伝播する振動です。
波過程の特徴：波長、波の伝播速度、波の振幅
波には横波と縦波があります。
10 横波 - 媒質の粒子が振動し、波の伝搬に対して垂直な面に留まります。
縦波 - 媒体の粒子が波の伝播方向に振動します
横波の例は音波で、縦波は電波です。
11 線形波とは、平行線を伝搬する波のことです。
球面波は、振動の原因となった点からあらゆる方向に伝播し、山は球に似ています。
波の表面が互いに平行な平面のセットである場合、波は平坦であると見なされます。
12 波は、その点で入射波と法線に対して同じ角度で反射されます。
定在波は、2 つの同一の波がこの媒体を介して互いに向かって伝播するときに、均一な媒体内に形成されます: 進行中と接近中です。 重ね合わせ（これらの形の重ね合わせ）の結果、定在波が発生します。
特性: 振幅、周波数。
例: 2 つの波源が水中にあり、それらが同じ波を生成し、これらの源の間に定在波が存在します。
13 波動プロセスは、距離を越えた信号の伝送に使用されます。
アンテナ面に入射した波は平行に反射し、一点で交差して共振する
14 音波は縦方向の機械波として伝播します。 これらの波の伝播速度は、媒体の機械的特性に依存し、周波数には依存しません。
文学：
Sivukhin D.V. 一般コース物理学、v.、ch.2、§17。 M.、「科学」、1989 年。
Detlaf A.、A. Yavorsky B. M.「Higher School」、1998 年。
Gevorkyan R.G. シェペル
トロフィモザ T.I. 物理コース、M.「高等学校」、1998。
Sazeleva I.V. 一般物理学のコース、vol. 1、ch。 2、§15。 M.、「サイエンス」、1977。
Narakevich I.I.、Volmyansky E.I.、Lobko S.I. VTU の物理。 - ミンスク。 大学院。 1992年
）、振動運動の開始時にシステムに与えられたエネルギーが原因で発生する振動（たとえば、機械システムでは本体の初期変位または初期速度の付与によるもの、および電気システムでは振動回路 - コンデンサの極板に初期電荷を生成することによって)。 強制振動とは対照的に、自然振動の振幅はこのエネルギーによってのみ決定され、その周波数はシステム自体の特性によって決定されます。 エネルギー散逸のため、自然振動は常に減衰振動です。 自然振動の例としては、ベル、ゴング、ピアノの弦などの音があります。
現代百科事典. 2000 .
他の辞書で「OWN OSCILLATIONS」が何であるかを参照してください。
自然振動- (自由振動)、振動運動の開始時にシステムに与えられたエネルギーが原因で発生する振動 (たとえば、機械システムでは、本体の初期変位または初期速度の付与によるものであり、電気システムでは、 ... ... ... 図解事典
あらゆる振動の振動。 外部からの影響がない場合に発生するシステム。 (FREE VIBRATIONS を参照) と同じです。 物理百科事典。 モスクワ: ソビエト百科事典。 編集長 A. M. プロホロフ。 1983年... 百科事典
- (自由振動) 最初のプッシュの影響下で振動系で励起される振動。 固有振動の形状と周波数は、機械的な固有振動とインダクタンスの質量と弾性によって決まり…… 大百科事典
- (振動) 周期的な外力の影響を受けていない場合、物体または発振回路の慣性による自由な振動。 S. K. には非常に明確な期間 (独自の期間) があります。 例えば その後の船の振動... ... Marine Dictionary
自然振動- 独自のフォームの 1 つに自由振動。 【おすすめ用語集。 問題 82. 構造力学。 ソ連科学アカデミー。 科学技術用語委員会。 1970] トピック 構造力学、材料の強度 EN ... 技術翻訳者ハンドブック
- (自由振動)、最初のプッシュの作用下で振動系で励起される振動。 機械の固有振動の形状と周波数は、質量と弾性、そして電磁インダクタンスと…… 百科事典辞書
自然振動- savieji virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: 角度。 固有振動; 自然振動; 自己振動 vok。 Eigenschwingungen、f rus。 自然振動、n pranc。 振動 propres, f … Fizikos terminų žodynas
自由振動、動的に発生する振動 外部摂動が最初の瞬間にシステムに伝達され、システムが平衡状態から外れると、外部の影響がないシステム。 S.to.の性格は主に…… 数学百科事典
自然振動▲物理振動とは独立した自然な【自由振動】は、押し始めの影響で発生します。 自己振動。 自己励起は、外部の影響を受けてシステム内で振動が自然に発生することです。 スペクトラム。 トリプレット ... ロシア語の表意文字辞書
自由振動、機械的、電気的、またはその他の物理システムの振動で、最初に蓄積されたエネルギーによる外部の影響がない場合に発生します（初期変位の存在または... 偉大なソビエト百科事典
書籍
- 複雑な過去。 パリを求めて、または永遠の帰還（3冊セット）、ミハイル・ジャーマン。 有名なサンクトペテルブルクの作家で美術史家のミハイル・ユリエビッチ・ドイツ語の3巻の散文には、回想録「困難な過去」と「パリを求めて、または永遠...
- 現代ロシア語、A. V. Superanskaya の適切な名前の強調。 この本は、ストレスの分析に専念しています 固有名詞現代ロシア語で。 この博覧会では、固有名詞の 3 種類 (人名、姓、地名) を取り上げています。
ゆらぎ- 特定の時間間隔で正確にまたはほぼ繰り返される動き。
自由振動- システムが平衡状態から外れた後の、内部物体の作用下でのシステムの変動。
自由振動の例としては、紐で吊り下げられたおもりやバネに取り付けられたおもりの振動が挙げられます。 これらのシステムを平衡位置から取り除いた後、外力の影響を受けずに物体が振動する条件が作成されます。
システム- 私たちが研究している体のグループ。
内力- システムの本体間に作用する力。
外力- システムに含まれていない物体からシステムの物体に作用する力。
自由振動の発生条件。
- 物体が平衡位置から取り除かれると、システム内で平衡位置に向けられた力が発生しなければならず、したがって、物体を平衡位置に戻そうとする。
例：バネに取り付けられたボールが左に移動すると、右に移動すると、弾性力は平衡位置に向けられます。 - システムの摩擦は十分に低くなければなりません。 そうしないと、振動がすぐに消えてしまうか、まったく現れなくなります。 連続振動は、摩擦がない場合にのみ可能です。
存在 他の種類特定のパラメータによって特徴付けられる、物理学における振動。 それらの主な違い、さまざまな要因による分類を検討してください。
基本的な定義
振動は、一定の間隔で、ムーブメントの主な特性が同じ値を持つプロセスとして理解されています。
このような振動は周期的と呼ばれ、基本量の値が一定の間隔で繰り返されます（振動の周期）。
さまざまな振動過程
基礎物理学に存在する振動の主な種類を考えてみましょう。
自由振動は、最初の衝撃の後、外部変数の影響を受けないシステムで発生する振動です。
自由振動の例は数学的な振り子です。
外部の可変力の作用下でシステムに発生するこれらのタイプの機械的振動。
分類の特徴
物理的性質によると、次のタイプの振動運動が区別されます。
- 機械的;
- 熱の;
- 電磁;
- 混合。
環境との相互作用のオプションによると
との相互作用による振動の種類 環境いくつかのグループを区別します。
強制的な振動は、外部の周期的なアクションの作用下でシステムに現れます。 このタイプの振動の例として、手の動き、木の葉の動きを考えることができます。
強制的な高調波振動の場合、外部作用と振動子の周波数の値が等しく、振幅が急激に増加する共振が現れることがあります。
平衡状態から外れた後の内力の影響下にあるシステムの自然振動。 自由振動の最も単純な変形は、糸に吊るされた、またはバネに取り付けられた負荷の動きです。
自己振動は、システムが振動を行うために使用される一定量の位置エネルギーを持っているタイプと呼ばれます。 ホールマークそれらは、振幅が初期条件ではなく、システム自体の特性によって特徴付けられるという事実です。
ランダム振動の場合、外部負荷はランダムな値を持ちます。
振動運動の基本パラメータ
すべてのタイプの振動には、個別に言及する必要がある特定の特性があります。
振幅は、平衡位置からの最大偏差、変動値の偏差であり、メートル単位で測定されます。
周期は、1回の完全な振動の時間であり、その後、システムの特性が繰り返され、秒単位で計算されます。
周波数は単位時間あたりの振動数によって決まり、振動の周期に反比例します。
振動フェーズは、システムの状態を特徴付けます。
調和振動の特徴
この種の振動は、コサインまたはサインの法則に従って発生します。 フーリエは、特定の関数を
例として、特定の周期と周期周波数を持つ振り子を考えてみましょう。
これらのタイプの振動の特徴は何ですか? 物理学は、以下で構成される理想化されたシステムを考慮します。 質点は、無重力の伸びない糸に吊るされており、重力の影響を受けて振動します。
このようなタイプの振動には一定量のエネルギーがあり、自然界と技術界では一般的です。
長時間の振動運動では、重心の座標が変化し、交流では、回路内の電流と電圧の値が変化します。
物理的性質に応じて、さまざまな種類の高調波振動があります: 電磁気、機械など。
シェイクは強制振動として機能します 車両、悪路を移動します。
強制振動と自由振動の主な違い
これらのタイプの電磁振動は、物理的特性が異なります。 中程度の抵抗と摩擦力が存在すると、自由振動が減衰します。 強制振動の場合、エネルギー損失は外部ソースからの追加供給によって補償されます。
ばね振り子の周期は、本体の質量とばねの剛性に関連しています。 数学的な振り子の場合は、糸の長さに依存します。
周期が既知であれば、振動系の固有振動数を計算することができます。
技術や自然にはゆらぎがあります 異なる値周波数。 たとえば、サンクトペテルブルクの聖イサアク大聖堂で振動する振り子の周波数は 0.05 Hz ですが、原子の場合は数百万メガヘルツです。
一定時間後、自由振動の減衰が観察されます。 そのため、実際には強制振動が使用されます。 それらは、さまざまな振動機械で需要があります。 振動ハンマーは、パイプ、杭、およびその他の金属構造物を地面に打ち込むことを目的とした衝撃振動機械です。
電磁振動
振動モードの特性には、電荷、電圧、電流強度などの主要な物理パラメータの分析が含まれます。 電磁振動を観察するために使用される基本システムとして、発振回路があります。 コイルとコンデンサを直列に接続したものです。
回路が閉じると、コンデンサの電荷とコイルの電流の周期的な変化に関連して、自由な電磁振動が発生します。
実行時に外部からの影響はなく、回路自体に蓄えられたエネルギーのみが使用されるため、それらは自由です。
外部からの影響がない場合、一定時間後に電磁振動の減衰が観察されます。 この現象の理由は、コンデンサが徐々に放電することと、コイルが実際に持つ抵抗です。
これが、実際の回路で減衰振動が発生する理由です。 コンデンサの電荷を減らすと、元の値と比較してエネルギー値が減少します。 徐々に、接続線とコイルに熱の形で放出され、コンデンサが完全に放電され、電磁発振が完了します。
科学技術のゆらぎの意義
ある程度の繰り返しがある動きは振動です。 たとえば、数学的な振り子は、元の垂直位置から両方向に系統的にずれているという特徴があります。
ばね振り子の場合、1 回の完全な振動は、初期位置からの上下の動きに対応します。
静電容量とインダクタンスを持つ電気回路では、コンデンサのプレートに電荷が繰り返されます。 振動運動の原因は何ですか？ 振り子は、重力によって元の位置に戻ることで機能します。 スプリングモデルの場合は、スプリングの弾性力によって同様の機能を果たします。 平衡位置を通過すると、負荷は一定の速度を持つため、慣性によって平均状態を超えて移動します。
電気振動は、充電されたコンデンサのプレート間に存在する電位差によって説明できます。 完全に放電しても電流は消えず、再充電されます。
現代の技術では、振動が使用されますが、その性質、繰り返しの程度、特徴、および発生の「メカニズム」が大きく異なります。
機械的な振動は、楽器の弦、海の波、振り子によって作られます。 さまざまな相互作用を行う際に、反応物の濃度の変化に伴う化学的変動が考慮されます。
電磁振動により、電話、超音波医療機器などのさまざまな技術機器を作成できます。
セファイドの明るさの変動は天体物理学で特に注目されており、さまざまな国の科学者が研究しています。
結論
すべてのタイプの振動は、膨大な数の技術プロセスと物理現象に密接に関連しています。 それらの実用的な重要性は、航空機の建設、造船、集合住宅の建設、電気工学、無線電子機器、医学、および基礎科学において非常に重要です。 生理学における典型的な振動プロセスの例は、心筋の動きです。 機械的振動は、有機および無機化学、気象学、および他の多くの自然科学で見られます。
数学的振り子の最初の研究は 17 世紀に行われ、19 世紀の終わりまでに、科学者は電磁振動の性質を確立することができました。 無線通信の「父」と見なされているロシアの科学者アレクサンダー ポポフは、トムソン、ホイヘンス、レイリーの研究結果である電磁振動の理論に基づいて実験を行いました。 彼は、電磁振動の実用的なアプリケーションを見つけ、それらを使用して長距離にわたって無線信号を送信することに成功しました。
学者の P. N. Lebedev は、交流電場を使用した高周波電磁振動の生成に関連する実験を長年行ってきました。 に関する数々の実験を通して、 さまざまな種類変動、科学者はそれらの最適な使用の領域を見つけることができました 現代科学そしてテクノロジー。