진동의 유형과 정의. 진동: 기계 및 전자기

1. 변동.

2. 기계적 진동.

3. 기계적 진동 동안의 에너지 변환.

4. 진동 기간.

5. 발진 주파수.

6. 주기적 발진 주파수.

7. 기계적 진동의 진폭.

8. 고조파 진동.

9. 고조파 진동의 위상.

10. 진동의 분석적 표현.

11. 진동의 그래픽 표현.

12. 고조파 진동에서 한 지점의 속도.

13. 고조파 진동에서 한 지점의 가속.

14. 고조파 진동의 역학.

15. 스프링 진자의 진동 주기.

16. 수학적 진자. 준 탄성력.

17. 액체 표면에 떠 있는 물체의 진동.

18. U자형 튜브에서 균일한 액체의 진동.

19. 구형 그릇에 담긴 물체의 진동.

20. 고조파 진동 에너지.

21. 감쇠된 진동.

22. 강제 진동.

23. 공명.

24. 자유로운 진동. 자신의 주파수.

25. 자기 진동.

1. 변동.진동은 일반적으로 시스템 상태의 주기적 변화라고하며 다양한 값이 물리량이 시스템을 특성화하십시오. 예를 들어 기압과 밀도, 전압 및 전류의 주기적인 변화는 이러한 양의 변동입니다.

수학적으로 주기성은 -가 주기를 갖는 시간의 주기 함수인 경우를 의미합니다. 티, 그런 다음 티평등

2. 기계적 진동- 일정한 간격으로 정확히 또는 거의 정확하게 반복되는 신체 움직임.

기계적 진동은 안정적인 평형 위치를 가진 시스템에서 발생합니다. 최소 위치 에너지의 원리에 따라 안정적인 평형 위치에서 시스템의 위치 에너지는 최소입니다. 물체가 안정된 평형 상태에서 벗어나면 위치 에너지가 증가합니다. 이 경우 평형 위치 (반환력)로 향하는 힘이 발생하고 신체가 평형 위치에서 멀어 질수록 위치 에너지가 커지고 복원력 모듈이 커집니다. 예를 들어, 스프링 진자가 평형 위치에서 벗어날 때 복원력의 역할은 탄성력에 의해 수행되며 탄성 계수는 ​​편차에 비례하여 변경됩니다. 여기서 엑스평형 위치에서 진자의 편차. 스프링 진자의 위치 에너지는 변위의 제곱에 비례하여 변합니다.

유사하게, 필라멘트 진자와 반지름이 있는 구형 그릇의 바닥을 따라 움직이는 공의 진동이 있습니다. 아르 자형, 나사 길이가 보울 반경과 같은 나사 진자로 간주할 수 있습니다(그림 78).

3.기계적 진동 중 에너지 변환. 마찰력이 없으면 진동체의 총 기계적 에너지는 일정하게 유지됩니다. 진동 과정에서 신체의 잠재적 및 운동 에너지의 주기적 상호 변환이 발생합니다. 실 진자의 진동의 예에 대한 추론을 수행해 봅시다. 추론을 단순화하기 위해 평형 위치에서 진자의 위치 에너지를 0으로 설정합니다. 극도로 편향된 위치에서 진자의 위치 에너지는 최대이고 운동 에너지는 0입니다. 이 위치에서 진자는 정지 상태입니다. 평형 위치로 이동하면 지구 표면 위의 진자의 높이가 감소하고 위치 에너지가 감소하는 반면 속도와 운동 에너지는 증가합니다. 평형 위치에서 위치 에너지는 0이고 운동 에너지는 최대입니다. 관성에 의해 계속 움직이면 진자는 평형 위치를 통과합니다. 평형 위치를 지나면 진자의 운동 에너지는 감소하지만 위치 에너지는 증가합니다. 진자가 정지하면 운동 에너지는 0이 되고 위치 에너지는 최대에 도달하며 모든 것이 역순으로 반복됩니다.

에너지 보존 법칙에 따르면 극단적으로 편향된 위치에 있는 진자의 위치 에너지는 평형 위치를 통과하는 순간의 운동 에너지와 같습니다.

임의의 순간에 진동하는 과정에서 진자의 총 기계적 에너지는 극단적으로 편향된 위치에서의 전위 또는 평형 위치를 통과하는 순간의 운동 에너지와 같습니다.

극단적으로 편향된 위치에서 진자의 높이, 평형 위치를 통과하는 순간의 속도.

4. 진동주기- 움직임이 반복되는 최소 시간 간격 또는 완전한 진동이 발생하는 시간 간격. 기간 ( 티)는 초 단위로 측정됩니다.

5. 발진 주파수- 1초 동안 이루어진 완전한 진동의 수를 결정합니다. 빈도와 기간은 다음과 관련이 있습니다.

주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 1헤르츠는 1초에 1번의 완전한 진동입니다.

6. 순환 주파수 또는 순환 주파수초당 완전한 진동 수를 결정합니다.

빈도는 양수 값입니다.

7. 기계적 진동의 진폭평형 위치에서 신체의 최대 편차입니다. 일반적인 진동의 경우 진폭은 주기적으로 변화하는 물리량이 취하는 최대값입니다.

8. 고조파 진동- 사인 또는 코사인의 법칙에 따라 진동 값이 변하는 진동(고조파 법칙에 따름):

다음은 발진 진폭, 순환 주파수입니다.

9. 고조파 진동의 위상 -크기 , 사인 또는 코사인 기호 아래 서 있습니다. 위상은 주어진 시간, 즉 초기 위상에서 변동하는 양의 값을 결정합니다. 시간 참조가 시작되는 순간 고조파 진동의 가장 간단한 예는 점의 좌표축에서 투영의 진동입니다. 중반지름의 원을 따라 균일하게 이동 하지만비행기에서 XOY, 그 중심은 원점과 일치합니다 (그림 79)

단순화를 위해 , 즉 그 다음에

많은 잘 알려진 진동 시스템은 매우 작은 편차에 대해서만 근사적으로만 고조파로 간주될 수 있습니다. 고조파 진동의 주요 조건은 주기 주파수와 진폭의 일정성입니다. 예를 들어 스레드 진자가 진동할 때 수직으로부터의 편차 각도가 고르지 않게 변경됩니다. 순환 주파수는 일정하지 않습니다. 편차가 매우 작으면 진자의 움직임이 매우 느리고 움직임의 불균일성을 무시할 수 있습니다. 움직임이 느릴수록 매질의 저항이 낮고 에너지 손실이 적고 진폭의 변화가 작습니다.

따라서 작은 진동은 대략적으로 고조파로 간주될 수 있습니다.

10. 진동의 분석적 표현- 시간에 대한 값의 의존성을 표현하는 함수의 형태로 변동하는 값을 기록합니다.

11. 진동의 그래픽 표현 -좌표축 OX에서 함수의 그래프 형태로 진동 표현 티.

예를 들어 분석적으로 고조파 진동은 로 작성되고 그 그래픽 표현은 그림 80의 실선인 정현파로 표시됩니다.

12.고조파 진동의 점 속도– 우리는 시간에 대해 미분하여 함수를 얻습니다. 엑스(티)

주기 주파수 및 변위 진폭에 비례하는 속도 진폭은 어디에 있습니까?

그래서 속도 V같은 주기의 정현파 법칙에 따라 티,오프셋은 엑스이내에 . 속도 단계는 변위 단계를 . 이것은 포인트가 평형 위치를 통과할 때 속도가 최대이고 포인트의 최대 변위에서 속도가 0임을 의미합니다. 속도 그래프는 그림 80에서 점선으로 표시됩니다.

13. 고조파 진동 중 포인트 가속시간에 대한 속도를 미분하거나 변위를 미분하여 얻습니다. 엑스두 번:

여기서 가속도 진폭은 변위 진폭과 주기 주파수의 제곱에 비례합니다.

고조파 진동 중 점의 가속도는 같은 주기의 정현파 법칙에 따라 변합니다. 티, 이는 내에서의 이동입니다. 가속 단계는 변위 단계를 . 점이 평형 위치를 통과하는 순간 가속도는 0이 됩니다.그림 81에서 가속도 그래프는 점선으로 표시되고 실선은 변위 그래프를 나타냅니다.

우리가 가속도를 형식으로 쓰는 것을 고려하면

저것들. 고조파 진동의 가속도는 변위에 비례하며 항상 평형 위치(변위에 대해)를 향합니다. 평형 위치에서 멀어지면 점이 빠르게 이동하고 평형 위치에 접근하면 점이 빠르게 이동합니다.

14. 고조파 진동의 역학.고조파 진동을 일으키는 점의 가속도에 질량을 곱하면 뉴턴의 두 번째 법칙에 따라 점에 작용하는 힘을 얻습니다.

이제 우리는 점에 작용하는 힘을 씁니다.

고조파 진동은 변위에 비례하고 변위를 향하는 힘에 의해 발생한다는 마지막 평등에서 따릅니다. 균형 위치로.

15. 스프링 진자의 진동 주기.스프링 진자는 탄성력의 작용으로 진동합니다.

변위에 비례하고 평형 위치로 향하는 힘은 점의 조화 진동을 유발합니다. 따라서 스프링 진자의 진동은 조화입니다. 강성 계수는

스프링 진자의 자유 진동 기간을 얻는다는 것을 명심하십시오.

스프링 진자의 주파수는

.

15. 수학 진자- 무한히 가늘고, 무중력이며, 확장할 수 없는 실에 매달린 물질 점으로, 중력의 영향을 받아 수직면에서 진동합니다.

나사산의 길이에 비해 무시할 수 있는 치수인 나사산에 매달린 하중은 대략적으로 수학적 진자로 간주할 수 있습니다. 종종 이러한 진자를 스레드 진자라고 합니다.

길이가 있는 수학적 진자의 작은 진동을 고려하십시오. 엘. 평형 위치에서 중력은 실의 장력에 의해 균형을 이룹니다. .

진자를 작은 각도로 벗어나면 서로 비스듬히 향하는 중력과 장력이 합쳐져 평형 위치를 향하는 합력이됩니다. 그림 82에서 수직에서 진자의 편차는

각도가 너무 작아 순환 주파수, 즉 스레드의 회전 각속도는 일정한 것으로 간주할 수 있습니다. 따라서 우리는 진자의 변위를 다음과 같은 형식으로 씁니다.

따라서 수학적 진자의 작은 진동은 조화 진동입니다. 그림에서 82 힘은 다음과 같다.

어디에 엠, 지,그리고 엘상수 값. 복원력의 모듈을 의 형태로 나타내어 구해봅시다. 힘이 항상 평형 위치, 즉 편향에 대해 다음과 같은 형식으로 표현을 작성합니다.

따라서 수학적 진자의 진동을 유발하는 힘은 스프링 진자의 진동의 경우와 같이 변위에 비례하고 변위를 향합니다. 즉, 이 힘의 특성은 탄성력과 동일합니다. 그러나 본질적으로 탄성력은 전자기력입니다. 수학적 진자의 진동을 일으키는 힘은 본질적으로 중력(비전자기성)이므로 이름이 지정됩니다. 준탄성강압적으로. 본질적으로 전자기력이 아닌 탄성력으로 작용하는 모든 힘을 준탄성력이라고 합니다. 이를 통해 수학적 진자의 진동 주기에 대한 표현을 다음과 같은 형식으로 작성할 수 있습니다.

.

수학 진자의 진동 주기는 진자의 질량에 의존하지 않고 진자의 길이와 자유 낙하 가속도에 의존한다는 것이 이 등식으로부터 이어집니다. 수학적 진자의 진동 주기와 길이를 알면 지구 표면의 어느 지점에서나 자유 낙하의 가속도를 결정할 수 있습니다.

17. 액체 표면에 떠 있는 물체의 진동.단순화를 위해 질량체를 고려하십시오. 중기본 영역이 있는 실린더 형태 에스.몸체는 밀도가 다음과 같은 액체에 부분적으로 잠겨 있습니다(그림 83).

담금 깊이를 평형 위치에 두십시오. 이 경우 아르키메데스의 합력과 중력은 0이 됩니다.

.

담금 깊이를 다음으로 변경하면 엑스그러면 아르키메데스의 힘은 같아지고 합력의 계수는 에프 0과 달라지다

을 고려하면 우리는 얻는다

, 힘의 계수 에프~처럼

담금 깊이가 증가하는 경우, 즉 몸이 아래로 내려가면 아르키메데스의 힘이 중력보다 커져서 합력 에프위로 향하게, 즉 변위 반대. 담금 깊이가 감소하는 경우, 즉 평형 위치에서 위쪽으로 이동하면 아르키메데스의 힘은 중력보다 작아지고 합력 에프아래 방향, 즉 변위 반대.

그래서 힘 에프항상 변위를 향하고 모듈러스는 변위에 비례합니다.

이 힘은 준탄성적이며 액체 표면에 떠 있는 물체의 조화 진동을 유발합니다. 이러한 진동의 주기는 고조파 진동에 공통되는 공식으로 계산됩니다.

.

18. U-튜브에서 균질 액체의 진동. 질량이 균일한 유체를 보자 중, 밀도는 U 자형 튜브에 부어지며 단면적은 에스(그림 84) 평형 상태에서 튜브의 양쪽 엘보에 있는 기둥의 높이는 균일한 액체의 용기 연결 법칙에 따라 동일합니다.

액체가 평형에서 벗어나면 무릎의 액체 기둥 높이가 주기적으로 변경됩니다. 튜브의 액체가 진동합니다.

어느 시점에서 오른쪽 무릎의 액체 기둥 높이를 엑스더. 왼쪽보다. 이것은 튜브의 액체가 높이가 있는 컬럼의 액체 중력에 의해 영향을 받는다는 것을 의미합니다. 엑스, , 높이가 있는 액체 기둥의 부피 엑스. 제품은 상수이므로 .

그래서 힘의 계수 에프팔꿈치의 액체 기둥 높이 차이에 비례합니다. 튜브 내 액체의 변위에 비례합니다. 이 힘의 방향은 항상 변위와 반대입니다.

따라서 이 힘은 튜브 내 액체의 고조파 진동을 유발합니다. 고조파 진동에 대한 규칙에 따라 이러한 진동의 주기를 씁니다.

19. 구형 그릇에서 신체의 진동.반지름이 있는 구형 사발에서 몸을 마찰 없이 미끄러지게 하십시오. 아르 자형(그림 78). 평형 위치에서 약간의 편차가 있으면 이 몸체의 진동은 길이가 같은 수학적 진자의 고조파 진동으로 간주될 수 있습니다. 아르 자형, 같은 기간으로

20. 고조파 진동 에너지. 예를 들어, 스프링 진자의 진동을 고려하십시오. 오프셋 시 엑스

마찰력이 매우 높으면 감쇠 진동이 발생하지 않습니다. 어떤 힘에 의해 평형에서 벗어난 신체는 이러한 힘의 작용이 끝난 후 평형 위치로 돌아가 정지합니다. 이러한 운동을 비주기적(비주기적)이라고 합니다. 비주기적 모션 그래프는 그림 86에 나와 있습니다.

22. 강제 진동- 시간이 지남에 따라 주기적으로 변하는 외부 힘(힘)에 의해 발생하는 시스템의 감쇠되지 않은 진동.

조화법칙에 따라 구동력이 변하는 경우

구동력의 진폭이 주기 주파수인 경우 구동력의 주파수와 동일한 주기 주파수를 갖는 강제 조화 진동이 시스템에서 설정될 수 있습니다.

.

23. 공명- 구동력의 주파수가 시스템의 자유 진동의 주파수와 일치할 때 강제 진동의 진폭이 급격히 증가합니다. 진동이 저항 매체에서 발생하면 구동력의 주파수에 대한 강제 진동의 진폭 의존성의 플롯은 그림 87과 같습니다.

구동력의 진폭이 매우 작은 경우에도 주파수가 시스템의 자유 진동 주파수와 일치하는 구동력은 진폭이 매우 큰 진동을 유발할 수 있습니다.

24. 자유로운 진동. 시스템의 고유 주파수.자유 진동은 내부 힘의 작용으로 발생하는 시스템의 진동입니다. 스프링 진자의 경우 내부 힘은 탄성력입니다. 진자 자체와 지구로 구성된 수학적 진자의 경우 내부 힘은 중력입니다. 액체 표면에 떠 있는 물체의 내부 힘은 아르키메데스 힘입니다.

25. 자체 진동- 마찰력을 극복하기 위해 에너지 손실을 보상하는 진동 특성이 없는 에너지원으로 인해 매질에서 발생하는 감쇠되지 않은 진동. 자체 발진 시스템은 예를 들어 한 주기 후에 동일한 시간 간격으로 동일한 부분의 에너지를 수신합니다. 시계는 자체 발진 시스템의 예입니다.

벨로루시 국립 기술 대학

"기술 물리학"학과

역학 및 분자물리 연구실

보고서

실험실 작업용 SP 1

“진동과 파동.

완성자: 학생 gr.107624

키콜 I.P.

확인자: Fedotenko A.V.

민스크 2004

질문:

진동이라고하는 운동은 무엇입니까? 변동 유형? 고조파라고하는 진동은 무엇입니까? 고조파 진동의 기본 특성.

무료라고하는 진동은 무엇입니까? 자유 진동의 예를 제시하십시오.

강제라고하는 진동은 무엇입니까? 강제 진동의 예를 제시하십시오.

수학적 또는 용수철 진자의 예를 사용하여 조화 진동 운동 중에 에너지 변환 과정을 설명합니다.

평형점과 운동의 극한 지점을 통과하는 순간 신체의 고조파 진동 중에 결정되는 총 기계적 에너지는 어떤 공식에 의해 결정됩니다.

진자의 자유 진동이 감쇠되는 이유는 무엇입니까? 어떤 조건에서 진자의 진동이 감쇠되지 않을 수 있습니까?

기계적 공진이란 무엇입니까? 공명 조건은 무엇입니까? 공명의 종류. 공진 시스템의 예. 유용하고 유해한 공명 징후의 예를 제시하십시오.

자체 진동 시스템이란 무엇입니까? 자체 진동을 얻기 위한 장치의 예를 제시하십시오. 자체 진동과 강제 및 자유 진동의 차이점은 무엇입니까?

파동이란 무엇입니까? 웨이브 프로세스의 주요 특징. 웨이브 유형.

가로, 세로라고하는 파도는 무엇입니까? 그들 사이의 차이점은 무엇입니까? 횡파와 종파의 예를 들어 보시겠습니까?

선형, 구형, 평면이라고 하는 파동은 무엇입니까? 그들은 어떤 속성을 가지고 있습니까?

파도는 장애물에서 어떻게 반사됩니까? 정상파란 무엇입니까? 주요 특징. 예를 들다.

웨이브 프로세스의 적용. 전파 망원경 안테나는 어떻게 배열되어 있습니까?

음파와 그 응용.

답변:

1 진동은 반복 정도가 다른 프로세스입니다.

기계적, 전자기적, 전기 기계적 진동이 있습니다.

고조파 진동은 진동 값이 사인 또는 코사인 법칙에 따라 변하는 진동입니다.

고조파 진동의 주요 특성: 진폭, 파장, 주파수.

2 자유진동(free oscillations)이라 함: 어떤 시스템에 압력이 가해졌거나 평형에서 벗어난 후 그 자체로 남겨진 시스템에서 발생하는 진동

자유 진동의 예: 실에 매달린 공의 진동.

3 강제 진동은 진동 시스템이 주기적으로 변화하는 외부 힘에 노출되는 동안 진동이라고 합니다.

강제 진동의 예: 사람들이 발걸음을 맞춰 다리를 따라 걸을 때 발생하는 다리의 진동.

4 조화로운 진동 운동에서 에너지는 운동 에너지에서 위치 에너지로 또는 그 반대로 이동합니다. 에너지의 합은 최대 에너지와 같습니다.

5 공식에 따르면 평형점을 통과하는 순간 신체의 고조파 진동 중에 총 역학적 에너지가 결정되며,
운동의 극한 지점.

6 진자의 자유 진동은 몸이 움직임을 방해하는 힘(마찰력, 저항)의 영향을 받아 감쇠됩니다.

에너지가 지속적으로 공급되면 진자 진동이 감쇠되지 않을 수 있습니다.

7 공명 - 진폭의 최대 증가.

공명 조건: 시스템의 고유 주파수가 변환과 일치해야 하는 경우.

공진 시스템의 예:

공진의 유용한 표현의 예: 음향, 무선 공학(라디오 수신기)에 사용됩니다. 공명의 유해한 징후의 예 : 행진하는 기둥이 다리를 지나갈 때 다리가 파괴됩니다.

8 자체 진동 시스템 - 진동 시스템에 대한 외부 힘의 영향을 수반하는 진동이지만 이러한 효과가 수행되는 순간은 진동 시스템 자체에 의해 설정됩니다. 시스템 자체가 외부 힘을 제어합니다.

자체 진동을 얻기 위한 장치의 예: 상승된 추 또는 꼬인 용수철의 에너지로 인해 진자가 충격을 받고 이러한 충격은 진자가 중간 위치를 통과하는 순간에 발생하는 시계.

자체 진동과 강제 및 자유 진동의 차이점은 외부에서 이 시스템에 에너지가 공급되지만 이 에너지 공급은 시스템 자체에 의해 제어된다는 것입니다.

9 파동은 시간이 지남에 따라 공간을 통해 전파되는 진동입니다.

파동과정의 특성 : 파장, 파동전파속도, 파동진폭

파도는 가로 및 세로입니다.

10 횡파 - 파의 전파에 수직인 평면에 남아 있는 매질의 입자가 진동합니다.

세로파 - 매질의 입자가 파동 전파 방향으로 진동합니다.

횡파의 예는 음파이고 종파는 전파입니다.

11 선형파는 평행선으로 전파되는 파동입니다.

구형파는 진동을 일으키는 지점에서 모든 방향으로 전파되며 마루는 구형과 유사합니다.

파동 표면이 서로 평행한 일련의 평면인 경우 파동은 평평한 것으로 간주됩니다.

12 파동은 그 지점에서 입사 파동과 법선에 대해 같은 각도로 반사됩니다.

정재파는 두 개의 동일한 파동이 이 매질을 통해 서로를 향해 전파될 때 균질한 매질에서 형성됩니다: 이동하는 파동과 다가오는 파동. 중첩(이러한 형태의 중첩)의 결과로 정상파가 발생합니다.

특성: 진폭, 주파수.

예: 두 개의 파동 소스가 물에 있고 동일한 파동을 생성하며 이러한 소스 사이에 정재파가 있습니다.

13 웨이브 프로세스는 원거리 신호 전송에 사용됩니다.

안테나면에 입사한 파동은 평행하게 반사되어 공진이 일어나는 한 지점에서 교차한다.

14 음파는 종방향 역학적 파동으로 전파됩니다. 이러한 파동의 전파 속도는 매질의 기계적 특성에 따라 달라지며 주파수에는 영향을 받지 않습니다.

문학:

Sivukhin D.V. 일반 코스물리학, v., ch.2, §17. M., "과학", 1989.

Detlaf A., A. Yavorsky B.M. "고등 학교", 1998.

Gevorkyan R.G. 셰펠

Trofimoza T.I. 물리학 과정, M. "Higher School", 1998.

Sazeleva I.V. 일반 물리학 과정, 1권, ch. 2, §15. M., "나우카", 1977.

Narakevich I.I., Volmyansky E.I., Lobko S.I. VTU용 물리학. - 민스크. 대학원. 1992년

), 진동 운동이 시작될 때 시스템에 전달되는 에너지로 인해 발생하는 진동(예: 신체의 초기 변위를 통해 기계 시스템에서 또는 초기 속도를 제공하고 전기 시스템에서 진동 회로 - 커패시터 판에 초기 전하 생성을 통해). 강제 진동과 달리 자연 진동의 진폭은 이 에너지에 의해서만 결정되며 주파수는 시스템 자체의 속성에 의해 결정됩니다. 에너지 소실로 인해 자연 진동은 항상 감쇠 진동입니다. 자연 진동의 예로는 벨, 징, 피아노 줄 등의 소리가 있습니다.

현대 백과사전. 2000 .

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모든 진동의 진동. 외부 영향이 없을 때 발생하는 시스템; (무료 진동 참조)와 동일합니다. 물리적 백과 사전. 모스크바: 소비에트 백과사전. 편집장 A. M. Prokhorov. 1983년... 물리 백과사전

- (자유 진동) 초기 푸시의 영향으로 진동 시스템에서 여기될 수 있는 진동. 자연진동의 형태와 주파수는 기계적 자연진동과 인덕턴스에 대한 질량과 탄성에 의해 결정되며 ... ... 큰 백과사전

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자연 진동- 자신의 양식 중 하나에 대한 무료 진동. [권장 용어 모음. 문제 82. 구조 역학. 소련 과학 아카데미. 과학기술용어위원회. 1970] 주제 구조 역학, 재료의 강도 EN ... 기술 번역가 핸드북

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자연 진동- savieji virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. 고유 진동; 자연 진동; 자기 진동 vok. Eigenschwingungen, f rus. 자연 진동, n pranc. oscillations propres, f … Fizikos terminų žodynas

자유진동, 동역학에서 발생하는 진동 외부 영향이 없는 시스템은 초기 순간에 외부 섭동이 전달되어 시스템이 평형 상태를 벗어나게 됩니다. S. to.의 성격은 주로 ... ...에 의해 결정됩니다. 수학 백과사전

자연 진동- ▲ 물리적 진동 독립적인 자연 [자유] 진동은 초기 푸시의 영향으로 발생합니다. 자기 진동. 자기 여기는 외부 영향의 영향으로 시스템에서 자발적인 진동 발생입니다. 스펙트럼. 세쌍둥이 ... 러시아어의 표의 문자 사전

초기에 축적된 에너지로 인해 외부 영향이 없을 때 발생하는 기계적, 전기적 또는 기타 물리적 시스템의 자유 진동, 진동(초기 변위 또는 ... 위대한 소비에트 백과사전

서적

• 복잡한 과거. In Search of Paris, or Eternal Return (3 권 세트), Mikhail German. 유명한 상트 페테르부르크 작가이자 미술사 학자 인 Mikhail Yuryevich German의 3 권짜리 산문에는 회고록 "The Difficult Past"와 "In Search of Paris, or the Eternal ...
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변동- 특정 시간 간격으로 정확히 또는 대략적으로 반복되는 움직임.
자유로운 진동- 시스템이 평형에서 벗어난 후 내부 신체의 작용에 따른 시스템의 변동.
줄에 매달린 추나 스프링에 부착된 추의 진동은 자유 진동의 예입니다. 평형 위치에서 이러한 시스템을 제거한 후 외부 힘의 영향 없이 본체가 진동하는 조건이 생성됩니다.
체계- 우리가 연구하는 움직임의 그룹.
내력- 시스템 본체 사이에 작용하는 힘.
외세- 시스템에 포함되지 않은 바디에서 시스템 바디에 작용하는 힘.

자유 진동 발생 조건.

1. 신체가 평형 위치에서 제거되면 시스템에서 평형 위치를 향한 힘이 발생해야 하므로 신체를 평형 위치로 되돌리려는 경향이 있습니다.
   예시:스프링에 부착된 볼이 왼쪽으로 이동할 때와 오른쪽으로 이동할 때 탄성력은 평형 위치를 향합니다.
2. 시스템의 마찰은 충분히 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 진동이 빨리 사라지거나 전혀 나타나지 않습니다. 지속적인 진동은 마찰이 없을 때만 가능합니다.

존재하다 다른 유형특정 매개 변수로 특징 지어지는 물리학의 진동. 주요 차이점, 다양한 요인에 따른 분류를 고려하십시오.

기본 정의

진동은 일정한 간격으로 무브먼트의 주요 특성이 동일한 값을 갖는 프로세스로 이해됩니다.

이러한 진동을 주기적이라고 하며 기본 양의 값이 일정한 간격(진동 주기)으로 반복됩니다.

다양한 진동 프로세스

기본 물리학에 존재하는 주요 유형의 진동을 고려해 봅시다.

자유 진동은 초기 충격 후 외부 변수 영향을 받지 않는 시스템에서 발생하는 진동입니다.

자유 진동의 예는 수학적 진자입니다.

외부 가변력의 작용으로 시스템에서 발생하는 이러한 유형의 기계적 진동.

분류의 특징

물리적 특성에 따라 다음 유형의 진동 운동이 구별됩니다.

• 기계적;
• 열의;
• 전자기;
• 혼합.

환경과의 상호 작용 옵션에 따라

상호작용에 의한 진동의 종류 환경여러 그룹을 구별하십시오.

강제 진동은 외부 주기적 동작에 따라 시스템에 나타납니다. 이러한 유형의 진동의 예로 손의 움직임, 나무의 잎사귀를 고려할 수 있습니다.

강제 고조파 진동의 경우 외부 동작과 발진기의 주파수가 동일한 값으로 진폭이 급격히 증가하는 공진이 나타날 수 있습니다.

평형 상태에서 벗어난 후 내부 힘의 영향을 받는 시스템의 자연 진동. 자유 진동의 가장 간단한 변형은 나사산에 매달려 있거나 스프링에 부착된 하중의 움직임입니다.

자체 진동은 시스템이 진동을 만드는 데 사용되는 일정량의 위치 에너지를 갖는 유형이라고 합니다. 순도 검증 각인그것들은 진폭이 초기 조건이 아니라 시스템 자체의 특성에 의해 특징지어진다는 사실입니다.

임의 진동의 경우 외부 부하는 임의의 값을 갖습니다.

진동 운동의 기본 매개변수

모든 유형의 진동에는 개별적으로 언급해야 하는 특정 특성이 있습니다.

진폭은 평형 위치로부터의 최대 편차, 변동 값의 편차이며 미터 단위로 측정됩니다.

기간은 시스템의 특성이 반복된 후 초 단위로 계산된 완전한 진동 시간입니다.

주파수는 단위 시간당 진동 수에 의해 결정되며 진동 주기에 반비례합니다.

진동 단계는 시스템의 상태를 특징짓습니다.

고조파 진동의 특성

이러한 유형의 진동은 코사인 또는 사인의 법칙에 따라 발생합니다. Fourier는 주기적인 진동이 특정 함수를 확장하여 고조파 변화의 합으로 나타낼 수 있음을 확립했습니다.

예를 들어, 특정 주기와 주기 주파수를 갖는 진자를 고려하십시오.

이러한 유형의 진동의 특징은 무엇입니까? 물리학은 다음으로 구성된 이상화된 시스템을 고려합니다. 소재 포인트무중력의 확장 불가능한 실에 매달려 중력의 영향으로 진동합니다.

이러한 유형의 진동에는 일정량의 에너지가 있으며 자연과 기술에서 일반적입니다.

장기간의 진동 운동으로 질량 중심의 좌표가 변경되고 교류로 인해 회로의 전류 및 전압 값이 변경됩니다.

전자기, 기계 등 물리적 특성에 따라 다양한 유형의 고조파 진동이 있습니다.

흔들림은 강제진동으로 작용 차량, 거친 도로에서 이동합니다.

강제 진동과 자유 진동의 주요 차이점

이러한 유형의 전자기 진동은 물리적 특성이 다릅니다. 중간 정도의 저항과 마찰력이 존재하면 자유 진동이 감쇠됩니다. 강제 진동의 경우 에너지 손실은 외부 소스의 추가 공급으로 보상됩니다.

스프링 진자의 주기는 몸체의 질량과 스프링의 강성과 관련이 있습니다. 수학적 진자의 경우 실의 길이에 따라 달라집니다.

주기를 알고 있으면 진동 시스템의 고유 주파수를 계산할 수 있습니다.

기술과 자연에는 다음과 같은 변동이 있습니다. 다른 값주파수. 예를 들어 상트페테르부르크의 성 이삭 대성당에서 진동하는 추의 주파수는 0.05Hz인 반면 원자의 경우에는 수백만 메가헤르츠입니다.

일정 시간이 지나면 자유 진동의 감쇠가 관찰됩니다. 이것이 강제 진동이 실제 연습에서 사용되는 이유입니다. 그들은 다양한 진동 기계에서 수요가 있습니다. 진동 해머는 파이프, 말뚝 및 기타 금속 구조물을 지면으로 박기 위한 충격 진동 기계입니다.

전자기 진동

진동 모드의 특성에는 전하, 전압, 전류 강도와 같은 주요 물리적 매개변수 분석이 포함됩니다. 전자기 진동을 관찰하는 데 사용되는 기본 시스템은 진동 회로입니다. 코일과 커패시터를 직렬로 연결하여 형성됩니다.

회로가 닫히면 커패시터의 전하와 코일의 전류의 주기적 변화와 관련하여 자유 전자기 진동이 발생합니다.

수행할 때 외부 영향이 없고 회로 자체에 저장된 에너지만 사용하기 때문에 자유롭습니다.

외부 영향이 없으면 일정 시간이 지나면 전자기 진동의 감쇠가 관찰됩니다. 이 현상의 원인은 커패시터의 점진적인 방전과 코일이 실제로 가지고 있는 저항 때문입니다.

이것이 실제 회로에서 감쇠 진동이 발생하는 이유입니다. 커패시터의 전하를 줄이면 원래 값과 비교하여 에너지 값이 감소합니다. 점차적으로 연결 전선과 코일에 열의 형태로 방출되어 커패시터가 완전히 방전되고 전자기 발진이 완료됩니다.

과학기술 변동의 의의

어느 정도 반복되는 모든 움직임은 진동입니다. 예를 들어, 수학적 진자는 원래 수직 위치에서 양방향으로 체계적인 편차를 특징으로 합니다.

스프링 진자의 경우 하나의 완전한 진동은 초기 위치에서 위아래로 움직이는 것과 일치합니다.

커패시턴스와 인덕턴스가 있는 전기 회로에서는 커패시터 판에 전하가 반복됩니다. 진동 운동의 원인은 무엇입니까? 진자는 중력으로 인해 원래 위치로 돌아가기 때문에 작동합니다. 스프링 모델의 경우 스프링의 탄성력에 의해 유사한 기능을 수행한다. 평형 위치를 지나면 하중은 일정한 속도를 가지므로 관성에 의해 평균 상태를 지나 이동합니다.

전기 진동은 충전된 커패시터의 판 사이에 존재하는 전위차로 설명할 수 있습니다. 완전히 방전되어도 전류가 사라지지 않고 충전됩니다.

현대 기술에서는 특성, 반복 정도, 특성 및 발생 "메커니즘"이 크게 다른 진동이 사용됩니다.

기계적 진동은 악기의 현, 파도, 진자에 의해 만들어집니다. 반응물의 농도 변화와 관련된 화학적 변동은 다양한 상호 작용을 수행할 때 고려됩니다.

전자기 진동을 통해 전화, 초음파 의료 기기와 같은 다양한 기술 장치를 만들 수 있습니다.

Cepheid 밝기 변동은 천체 물리학에서 특히 중요하며 여러 국가의 과학자들이 연구하고 있습니다.

결론

모든 유형의 진동은 수많은 기술적 프로세스 및 물리적 현상과 밀접한 관련이 있습니다. 항공기 건설, 조선, 주거 단지 건설, 전기 공학, 무선 전자, 의학 및 기초 과학 분야에서 실질적인 중요성이 큽니다. 생리학에서 전형적인 진동 과정의 예는 심장 근육의 움직임입니다. 기계적 진동은 유기 및 무기 화학, 기상학 및 기타 많은 자연 과학에서 발견됩니다.

수학적 진자에 대한 첫 번째 연구는 17세기에 수행되었으며 19세기 말에 과학자들은 전자기 진동의 특성을 확립할 수 있었습니다. 무선 통신의 "아버지"로 여겨지는 러시아 과학자 Alexander Popov는 Thomson, Huygens 및 Rayleigh의 연구 결과 인 전자기 진동 이론을 기반으로 정확하게 실험을 수행했습니다. 그는 장거리 무선 신호를 전송하는 데 사용하기 위해 전자기 진동에 대한 실용적인 응용 프로그램을 찾았습니다.

Academician P.N. Lebedev는 수년 동안 교류 전기장을 사용하여 고주파 전자기 진동 생성과 관련된 실험을 수행했습니다. 관련된 수많은 실험을 통해 다양한 방식변동, 과학자들은 최적의 사용 영역을 찾았습니다. 현대 과학그리고 기술.