Salınım türleri ve tanımları. Titreşimler: mekanik ve elektromanyetik
1. Dalgalanmalar.
2. Mekanik titreşimler.
3. Mekanik titreşimler sırasında enerji dönüşümleri.
4. Salınım periyodu.
5. Salınım frekansı.
6. Döngüsel salınım frekansı.
7. Mekanik salınımların genliği.
8. Harmonik titreşimler.
9. Harmonik salınım aşaması.
10. Salınımların analitik gösterimi.
11. Titreşimlerin grafik gösterimi.
12. Harmonik salınımda bir noktanın hızı.
13. Harmonik bir salınımda bir noktanın ivmesi.
14. Harmonik salınımın dinamiği.
15. Bir yay sarkacının salınım periyodu.
16. Matematiksel sarkaç. yarı elastik kuvvet.
17. Bir sıvının yüzeyinde yüzen bir cismin salınımları.
18. U şeklindeki bir tüpte homojen bir sıvının salınımları.
19. Küresel bir kase içindeki bir cismin salınımları.
20. Harmonik salınım enerjisi.
21. Sönümlü titreşimler.
22. Zorlanmış titreşimler.
23. Rezonans.
24. Serbest titreşimler. Kendi frekansı.
25. Kendi kendine salınımlar.
1. dalgalanmalar. Salınımlar, genel olarak, çeşitli değerlerin bulunduğu sistemin durumundaki periyodik değişiklikler olarak adlandırılır. fiziksel özellikler bu sistemi karakterize eder. Örneğin, hava basıncı ve yoğunluğundaki periyodik değişimler, voltaj ve elektrik akımı bu miktarlardaki dalgalanmalardır.
Matematiksel olarak periyodiklik, if -'nin bir periyot ile zamanın periyodik bir fonksiyonu olduğu anlamına gelir. T, sonra herhangi biri için t eşitlik 
2. mekanik titreşimler- düzenli aralıklarla tam olarak veya tama yakın olarak tekrarlanan vücut hareketleri.
Mekanik titreşimler, kararlı bir denge pozisyonuna sahip sistemlerde meydana gelir. Minimum potansiyel enerji ilkesine göre, kararlı denge konumunda sistemin potansiyel enerjisi minimumdur. Bir cisim kararlı bir denge konumundan çıkarıldığında, potansiyel enerjisi artar. Bu durumda, denge konumuna (geri dönen kuvvet) yönelik bir kuvvet ortaya çıkar ve vücut denge konumundan ne kadar saparsa, potansiyel enerjisi o kadar büyük ve geri getirme kuvvetinin modülü o kadar büyük olur. Örneğin, bir yay sarkacı denge konumundan saptığında, geri yükleme kuvvetinin rolü, modülü sapmayla orantılı olarak değişen elastik kuvvet tarafından oynanır. X sarkacın denge konumundan sapması. Bir yay sarkacının potansiyel enerjisi yer değiştirmenin karesiyle orantılı olarak değişir.
Benzer şekilde, bir filaman sarkacının ve yarıçaplı küresel bir kasenin tabanı boyunca hareket eden bir topun salınımları vardır. R, bu, çanak yarıçapına eşit bir iplik uzunluğuna sahip bir iplik sarkacı olarak düşünülebilir (Şek. 78).
3.Mekanik titreşimler sırasında enerji dönüşümleri. Sürtünme kuvveti yoksa, salınan bir cismin toplam mekanik enerjisi sabit kalır. Salınım sürecinde, vücudun potansiyel ve kinetik enerjisinin periyodik karşılıklı dönüşümleri meydana gelir. Bir iplik sarkacının salınımları örneğinde akıl yürütmeyi gerçekleştirelim. Akıl yürütmeyi basitleştirmek için, denge konumundaki sarkacın potansiyel enerjisini sıfıra eşitleriz. Aşırı sapma konumunda, sarkacın potansiyel enerjisi maksimumdur ve kinetik enerjisi sıfırdır, çünkü. bu konumda sarkaç hareketsizdir. Denge konumuna geçerken sarkacın Dünya yüzeyinden yüksekliği azalır ve potansiyel enerjisi azalırken hızı ve kinetik enerjisi artar. Denge konumunda potansiyel enerji sıfır ve kinetik enerji maksimumdur. Ataletle hareket etmeye devam eden sarkaç denge konumuna geçer. Denge konumunu geçtikten sonra sarkacın kinetik enerjisi azalır, ancak potansiyel enerjisi artar. Sarkaç durduğunda kinetik enerjisi sıfıra eşit olacak ve potansiyel enerjisi maksimuma ulaşacak ve her şey ters sırada tekrarlanacak.
Enerjinin korunumu yasasına göre, sarkacın aşırı sapmış konumdaki potansiyel enerjisi, denge konumundan geçiş anındaki kinetik enerjisine eşittir.
Herhangi bir andaki salınım sürecinde, sarkacın toplam mekanik enerjisi, aşırı sapmış konumdaki potansiyeline veya denge konumunu geçerken kinetik enerjisine eşittir.
Sarkacın aşırı yön değiştirdiği konumdaki yüksekliği, denge konumundan geçiş anındaki hızıdır.
4. salınım süresi- hareketin tekrarlandığı minimum zaman aralığı veya bir tam salınımın meydana geldiği zaman aralığı. Dönem ( T) saniye cinsinden ölçülür.
5. salınım frekansı- bir saniyede yapılan tam salınımların sayısını belirler. Sıklık ve dönem şu şekilde ilişkilidir:
Frekans hertz (Hz) cinsinden ölçülür. Bir hertz, bir saniyedeki bir tam salınımdır.
6. Döngüsel frekans veya dairesel frekans saniyedeki tam salınım sayısını belirler
Frekans pozitif bir değerdir , .
7. Mekanik titreşimlerin genliği vücudun denge konumundan maksimum sapmasıdır. Genel salınım durumunda, genlik, periyodik olarak değişen bir fiziksel miktarın aldığı maksimum değerdir.
8. Harmonik titreşimler- salınım değerinin sinüs veya kosinüs yasasına göre değiştiği salınımlar (harmonik yasaya göre):
İşte salınım genliği, döngüsel frekans.
9. Harmonik salınım aşaması - büyüklük , sinüs veya kosinüs işaretinin altında duruyor. Aşama, belirli bir zamanda dalgalanan miktarın değerini belirler, başlangıç aşaması, yani. zaman referansının başladığı anda Harmonik salınımların en basit örneği izdüşümün noktanın koordinat eksenleri üzerindeki salınımıdır. m yarıçaplı bir daire boyunca düzgün hareket eden ANCAK uçakta XOY merkezi orijine denk gelen (Şek. 79)
Basit olması için, , yani sonra
Pek çok iyi bilinen salınım sistemi, yalnızca çok küçük sapmalar için yaklaşık olarak harmonik olarak kabul edilebilir. Harmonik salınımın ana koşulu, döngüsel frekans ve genliğin sabit olmasıdır. Örneğin, bir iplik sarkacı salındığında, dikeyden sapma açısı eşit olmayan bir şekilde değişir, yani. döngüsel frekans sabit değildir. Sapmalar çok küçükse, o zaman sarkacın hareketi çok yavaştır ve hareketin düzgünsüzlüğü varsayılarak ihmal edilebilir. Hareket ne kadar yavaşsa, ortamın direnci o kadar düşük, enerji kaybı o kadar düşük ve genlikteki değişim o kadar küçük.
Böylece, küçük salınımlar yaklaşık olarak harmonik olarak kabul edilebilir.
10. Titreşimlerin analitik gösterimi- değerin zamana bağımlılığını ifade eden bir fonksiyon biçiminde dalgalanan değerin kaydı.
11. Titreşimlerin grafik gösterimi - salınımların OX koordinat eksenlerinde bir fonksiyonun grafiği şeklinde gösterimi ve t.
Örneğin, analitik olarak harmonik salınımlar olarak yazılır ve grafik temsili, Şekil 80'de bir sinüzoidal - düz bir çizgi olarak gösterilir.
12.Harmonik salınımda nokta hızı– fonksiyonu zamana göre farklılaştırarak elde ederiz X(t)
Döngüsel frekans ve yer değiştirme genliği ile orantılı olan hız genliği nerede.
Yani hız V aynı periyoda sahip sinüzoidal bir yasaya göre T, ofset hangisi X içinde 
. Hız fazı, yer değiştirme fazına . Bu, nokta denge konumunu geçtiğinde hızın maksimum olduğu ve noktanın maksimum yer değiştirmelerinde hızının sıfır olduğu anlamına gelir. Hız grafiği, Şekil 80'de noktalı bir çizgi ile temsil edilir.
13. Harmonik salınımlar sırasında bir noktanın ivmesi hızın zamana göre farklılaştırılmasıyla veya yer değiştirmenin farklılaştırılmasıyla elde edilir X zamanda iki kez:
İvme genliği yer değiştirme genliği ve döngüsel frekansın karesi ile orantılıdır.
Harmonik salınımlar sırasında bir noktanın ivmesi, aynı periyotla sinüzoidal bir yasaya göre değişir. T, içindeki kayma 
Hızlanma aşaması, yer değiştirme aşamasına . Nokta denge konumundan geçtiği anda ivme sıfıra eşittir Şekil 81'de ivme grafiği noktalı çizgiyle, düz çizgi ise yer değiştirme grafiğini göstermektedir.
şeklinde ivmeyi yazdığımıza göre
Şunlar. harmonik bir salınımda hızlanma, yer değiştirme ile orantılıdır ve her zaman denge konumuna (yer değiştirmeye karşı) yöneliktir. Denge konumundan uzaklaşan nokta hızla hareket eder, denge konumuna yaklaşır, nokta hızla hareket eder.
14. Harmonik salınımın dinamiği. Harmonik salınım yapan bir noktanın ivmesini kütlesi ile çarparak, Newton'un ikinci yasasına göre noktaya etki eden kuvveti elde ederiz.
Şimdi noktaya etki eden kuvveti yazıyoruz
Son eşitlikten, harmonik salınımların yer değiştirmeye orantılı ve yer değiştirmeye karşı yöneltilmiş bir kuvvetten kaynaklandığı sonucu çıkar, yani. denge konumuna getirin.
15. Bir yay sarkacının salınım periyodu. Bir yay sarkacı, elastik bir kuvvetin etkisi altında salınır
Yer değiştirme ile orantılı ve denge konumuna doğru yöneltilmiş bir kuvvet, noktanın harmonik salınımlarına neden olur. Bu nedenle, bir yay sarkacının salınımları harmoniktir. sertlik katsayısı
Yay sarkacının serbest salınım periyodunu elde ettiğimizi akılda tutarak
Yay sarkacının frekansı
.
15. matematiksel sarkaç- yerçekimi etkisi altında dikey bir düzlemde salınan, sonsuz derecede ince, ağırlıksız, uzamayan bir iplik üzerinde asılı duran bir malzeme noktası.
Bir ipe asılan ve ipin uzunluğuna kıyasla boyutları önemsiz olan bir yük, yaklaşık olarak matematiksel bir sarkaç olarak düşünülebilir. Genellikle böyle bir sarkaç, iplik sarkacı olarak adlandırılır.
Uzunluğu olan matematiksel bir sarkacın küçük salınımlarını düşünün. ben. Denge konumunda, yerçekimi kuvveti iplikteki gerilimle dengelenir, yani. .
Sarkacı küçük bir açıyla saptırırsak, o zaman birbirine bir açıyla yönlendirilen yerçekimi kuvveti ve germe kuvveti, denge konumuna yönelik bileşke kuvveti oluşturur. Şekil 82'de sarkacın dikeyden sapması
Açı o kadar küçük ki, döngüsel frekans, yani. ipliğin açısal dönme hızı sabit kabul edilebilir. Bu nedenle sarkacın yer değiştirmesini şu şekilde yazıyoruz:
Bu nedenle, matematiksel bir sarkacın küçük salınımları harmonik salınımlardır. Şek. 82 bundan, kuvvetin ancak bu nedenle olduğu sonucu çıkar.
Neresi m, g, ve ben sabit değerler. Geri getirme kuvvetinin modülünü formda gösterip elde edelim. Kuvvetin her zaman denge pozisyonuna yönelik olduğunu hesaba katarsak, yani; önyargıya karşı, sonra ifadesini şeklinde yazıyoruz.
Dolayısıyla, bir yay sarkacının salınımlarında olduğu gibi, matematiksel bir sarkacın salınımlarına neden olan kuvvet yer değiştirmeyle orantılıdır ve yer değiştirmeye karşı yönlüdür, yani bu kuvvetin doğası elastik kuvvetle aynıdır. Ancak doğası gereği, elastik kuvvet elektromanyetik bir kuvvettir. Matematiksel bir sarkacın salınımlarına neden olan kuvvet, doğası gereği bir yerçekimi kuvvetidir - elektromanyetik değildir, bu nedenle denir yarı elastik zorla. Doğası gereği elektromanyetik olmayan elastik bir kuvvet gibi davranan herhangi bir kuvvete yarı elastik kuvvet denir. Bu, matematiksel bir sarkacın salınım periyodu ifadesini şu şekilde yazmamızı sağlar:
.
Bu eşitlikten, matematiksel bir sarkacın salınım periyodunun sarkacın kütlesine değil, uzunluğuna ve serbest düşüş ivmesine bağlı olduğu sonucu çıkar. Bir matematiksel sarkacın salınım periyodunu ve uzunluğunu bilerek, Dünya yüzeyinin herhangi bir noktasındaki serbest düşüşün ivmesini belirlemek mümkündür.
17. Bir sıvının yüzeyinde yüzen bir cismin titreşimleri. Basit olması için, bir kütle gövdesi düşünün m taban alanı olan bir silindir şeklinde S. Vücut, yoğunluğu (Şek. 83) olan bir sıvıya kısmen daldırılmış halde yüzer.
Daldırma derinliği denge konumunda olsun. Bu durumda, Arşimet'in bileşke kuvveti ve yerçekimi kuvveti sıfıra eşittir.
.
Daldırma derinliğini olarak değiştirirseniz X o zaman Arşimet'in kuvveti eşit olacak ve bileşke kuvvetin modülü F sıfırdan farklı olur
Verilen 
alırız
Gösterilen, kuvvet modülü F olarak
Daldırma derinliği artarsa, örn. vücut aşağı doğru hareket eder, Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetinden daha büyük olur ve sonuç F yukarı yönlü, yani deplasmana karşı. Daldırma derinliği azalırsa, örn. denge konumundan yukarı doğru kayar, Arşimet kuvveti yerçekimi kuvvetinden daha az olur ve sonuç F aşağı doğru yönlendirilmiş, yani deplasmana karşı.
Yani güç F her zaman yer değiştirmeye karşı yönlendirilir ve modülü yer değiştirmeyle orantılıdır
Bu kuvvet yarı elastiktir ve bir sıvının yüzeyinde yüzen bir cismin harmonik salınımlarına neden olur. Bu salınımların periyodu, harmonik salınımlar için ortak olan formülle hesaplanır.
.
18. Bir U-tüpü içindeki homojen bir sıvının salınımları. Homojen bir kütle sıvısı olsun m yoğunluğu U şeklinde bir tüpe dökülen, enine kesit alanı S(Şekil 84) Homojen bir sıvı için iletişim halindeki kaplar yasasına göre, denge durumunda tüpün her iki dirseğindeki kolonların yükseklikleri aynıdır.
Sıvı dengeden çıkarılırsa dizlerdeki sıvı kolonlarının yükseklikleri periyodik olarak değişecektir, yani. tüpteki sıvı salınacaktır.
Zamanın bir noktasında sağ dizdeki sıvı sütununun yüksekliği X daha fazla. soldakinden daha Bu, tüpteki sıvının, yüksekliği olan bir sütundaki sıvının yerçekiminden etkilendiği anlamına gelir. X, , sıvı sütununun hacminin yüksekliği nerede x. Çarpım bir sabittir, yani .
Yani kuvvet modülü F dirseklerdeki sıvı sütunlarının yükseklik farkıyla orantılıdır, yani tüpteki sıvının yer değiştirmesiyle orantılıdır. Bu kuvvetin yönü her zaman yer değiştirmenin tersidir, yani
Dolayısıyla bu kuvvet tüp içindeki sıvının harmonik salınımlarına neden olur. Bu salınımların periyodunu harmonik salınımlar kuralına göre yazıyoruz.
19. Küresel bir kapta bir cismin salınımları. Gövdenin yarıçaplı küresel bir çanakta sürtünme olmadan kaymasına izin verin R(Şek. 78). Denge konumundan küçük sapmalarla, bu cismin salınımları, uzunluğu şuna eşit olan matematiksel bir sarkacın harmonik salınımları olarak kabul edilebilir: R, eşit bir süre ile
20. Harmonik salınım enerjisi. Örnek olarak, bir yay sarkacının salınımını düşünün. Ne zaman ofset X
Sürtünme kuvveti çok yüksek ise sönümlü salınımlar oluşmaz. Herhangi bir kuvvet tarafından dengeden çıkarılan vücut, bu kuvvetlerin hareketinin sona ermesinden sonra denge konumuna geri döner ve durur. Bu harekete periyodik olmayan (periyodik olmayan) denir. Periyodik olmayan hareket grafiği Şekil 86'da gösterilmektedir.
22. Zorlanmış titreşimler- Zaman içinde periyodik olarak değişen dış kuvvetlerin (zorlayıcı kuvvetler) neden olduğu, sistemin sönümsüz salınımları.
İtici güç harmonik yasasına göre değişirse
, tahrik kuvvetinin genliğinin döngüsel frekansı olduğu yerde, sistemde tahrik kuvvetinin frekansına eşit bir döngüsel frekansa sahip zorunlu harmonik salınımlar oluşturulabilir.
.
23. Rezonans- itici kuvvetin frekansı sistemin serbest salınımlarının frekansı ile çakıştığında zorunlu salınımların genliğinde keskin bir artış. Salınım, dirençli bir ortamda meydana gelirse, zorunlu salınımların genliğinin itici kuvvetin frekansına bağımlılığının grafiği, Şekil 87'deki gibi görünür.
Frekansı, sistemin serbest salınımlarının frekansı ile çakışan itici güç, itici kuvvetin çok küçük genliklerinde bile, çok büyük genlikli salınımlara neden olabilir.
24. Ücretsiz titreşimler. Sistemin doğal frekansı. Serbest titreşimler, bir sistemin iç kuvvetlerinin etkisi altında oluşan titreşimleridir. Bir yay sarkacı için iç kuvvet, elastik kuvvettir. Sarkacın kendisinden ve Dünya'dan oluşan matematiksel bir sarkaç için iç kuvvet yerçekimidir. Bir sıvının yüzeyinde yüzen bir cisim için iç kuvvet Arşimet kuvvetidir.
25. Kendi kendine salınımlar- Sürtünme kuvvetlerinin üstesinden gelmek için enerji kayıplarını telafi eden salınım özelliklerine sahip olmayan bir enerji kaynağı nedeniyle ortamda meydana gelen sönümsüz salınımlar. Kendiliğinden salınan sistemler, örneğin bir periyottan sonra, eşit zaman aralıklarında eşit miktarda enerji alır. Saatler, kendi kendine salınan bir sistemin bir örneğidir.
Belarus Ulusal Teknik Üniversitesi
"Teknik Fizik" Bölümü
Mekanik ve Moleküler Fizik Laboratuvarı
Bildiri
laboratuvar çalışması için SP 1
“Titreşimler ve Dalgalar.
Tamamlayan: öğrenci gr.107624
Khikhol I.P.
Kontrol eden: Fedotenko A.V.
Minsk 2004
Sorular:
Hangi harekete salınım denir? dalgalanma türleri? Hangi titreşimlere harmonik denir? Harmonik salınımın temel özellikleri.
Hangi titreşimlere serbest denir? Serbest titreşimlere örnekler veriniz.
Hangi titreşimlere zorunlu denir? Zorlanmış salınımlara örnekler veriniz.
Bir matematiksel veya yaylı sarkaç örneğini kullanarak harmonik salınım hareketi sırasında enerji dönüşüm sürecini açıklayın.
Vücudun denge noktasını ve aşırı hareket noktalarını geçme anında harmonik salınımı sırasında belirlenen toplam mekanik enerji hangi formülle belirlenir?
Bir sarkacın serbest salınımları neden sönümlenir? Bir sarkacın salınımları hangi koşullar altında sönümsüz hale gelebilir?
Mekanik rezonans nedir? rezonans durumu nedir? Rezonans türleri. Rezonans sistemlerine örnekler. Rezonansın yararlı ve zararlı tezahürüne bir örnek verin.
Kendinden salınımlı sistem nedir? Kendi kendine salınım elde etmek için bir cihaz örneği verin. Kendi kendine salınımlar ile zorlanmış ve serbest salınımlar arasındaki fark nedir?
Dalga neye denir? Dalga sürecinin temel özellikleri. Dalga türleri.
Hangi dalgalara enine, boyuna denir? Onların arasındaki fark ne? Enine ve boyuna dalgalara örnekler verir misiniz?
Hangi dalgaya doğrusal, küresel, düzlem denir? Hangi özelliklere sahipler?
Dalgalar bir engelden nasıl yansır? Duran dalga nedir? Ana özellikleri. Örnekler ver.
Dalga işlemlerinin uygulanması. Bir radyo teleskop anteni nasıl düzenlenir?
Ses dalgaları ve uygulamaları.
Yanıtlar:
1 Salınımlar, bir veya başka bir tekrarlama derecesinde farklılık gösteren süreçlerdir.
Titreşimler vardır: mekanik, elektromanyetik, elektromekanik.
Harmonik salınımlar, salınım değerinin sinüs veya cos yasasına göre değiştiği salınımlardır.
Harmonik salınımın temel özellikleri: genlik, dalga boyu, frekans.
2 Serbest salınımlar: Bir itme uygulandıktan veya dengeden çıkarıldıktan sonra kendi haline bırakılan bir sistemde meydana gelen salınımlara serbest salınımlar denir.
Serbest titreşimlere bir örnek: bir iplik üzerinde asılı duran bir topun titreşimleri.
3 Zorlanmış salınımlar, salınım sisteminin periyodik olarak değişen harici bir kuvvete maruz kaldığı salınımlar olarak adlandırılır.
Zorlanmış titreşimlere bir örnek: Bir köprünün, insanlar üzerinde adım adım yürürken meydana gelen titreşimleri.
4 Harmonik salınımlı bir harekette, enerji kinetik enerjiden potansiyel enerjiye geçer ve bunun tersi de geçerlidir. Enerjilerin toplamı maksimum enerjiye eşittir.
5 Formüle göre toplam mekanik enerji, vücudun denge noktasını geçtiği andaki harmonik salınımı sırasında belirlenir, 
aşırı hareket noktaları.
6 Sarkacın serbest salınımları, vücut hareketini engelleyen bir kuvvetten (sürtünme kuvvetleri, direnç) etkilendiği için sönümlenir.
Sürekli olarak enerji sağlanırsa sarkaç salınımları sönümsüz hale gelebilir.
7 Rezonans - genlikte maksimum artış.
Rezonans koşulu: sistemin doğal frekansının öteleme ile eşleşmesi gerektiğinde.
Rezonans sistemlerine örnekler:
Yararlı bir rezonans tezahürüne bir örnek: akustikte, radyo mühendisliğinde (radyo alıcısı) kullanılır. Rezonansın zararlı bir tezahürüne bir örnek: Yürüyen sütunlar üzerlerinden geçerken köprülerin yıkılması.
8 Kendi kendine salınım sistemi - bunlar, salınım sistemi üzerindeki dış kuvvetlerin etkisinin eşlik ettiği salınımlardır, ancak, bu etkilerin gerçekleştirildiği zaman anları, salınım sisteminin kendisi tarafından belirlenir - sistemin kendisi dış kuvvetleri kontrol eder.
Kendi kendine salınım elde etmek için bir cihaz örneği: sarkacın kaldırılan bir ağırlığın veya bükülmüş bir yayın enerjisinden dolayı şok aldığı ve bu şokların sarkacın orta konumdan geçtiği anda meydana geldiği bir saat.
Kendi kendine salınımlar ile zorlanmış ve serbest salınımlar arasındaki fark, bu sisteme enerjinin dışarıdan sağlanması, ancak bu enerji beslemesinin sistemin kendisi tarafından kontrol edilmesidir.
9 Dalga, uzayda zamanla yayılan bir salınımdır.
Dalga sürecinin özellikleri: dalga boyu, dalga yayılma hızı, dalga genliği
Dalgalar enine ve boyunadır.
10 Enine dalgalar - dalganın yayılmasına dik düzlemlerde kalan ortamın parçacıkları salınır.
Boyuna dalgalar - ortamın parçacıkları dalga yayılımı yönünde salınır
Enine dalgaların bir örneği ses dalgalarıdır, boyuna dalgalar ise radyo dalgalarıdır.
11 Doğrusal bir dalga, paralel doğrularda yayılan bir dalgadır.
Küresel bir dalga, salınmasına neden olan noktadan tüm yönlere yayılır ve tepeler küreleri andırır.
Dalga yüzeyleri birbirine paralel bir dizi düzlem ise, bir dalga düz olarak kabul edilir.
12 Dalga, o noktada gelen dalga ile normale aynı açıda yansır.
Homojen bir ortamda duran bir dalga, iki özdeş dalga bu ortam aracılığıyla birbirine doğru yayıldığında oluşur: hareket eden ve yaklaşan. Süperpozisyon (bu formların süperpozisyonu) sonucunda bir duran dalga ortaya çıkar.
Özellikler: genlik, frekans.
Örnek: Suda iki dalga kaynağı var, aynı dalgayı oluşturuyorlar, bu kaynaklar arasında duran dalgalar olacak.
13 Sinyallerin uzak mesafelere iletilmesinde dalga süreçleri kullanılır.
Anten düzlemine gelen dalgalar paralel olarak yansıtılır ve rezonansın meydana geldiği bir noktada kesişir.
14 Ses dalgaları uzunlamasına mekanik dalgalar olarak yayılır. Bu dalgaların yayılma hızı ortamın mekanik özelliklerine bağlıdır ve frekansa bağlı değildir.
Edebiyat:
Sivukhin D.V. Genel kurs fizik, v., bölüm 2, §17. M., "Bilim", 1989.
Detlaf A., A. Yavorsky B. M. "Yüksek Okul", 1998.
Gevorkyan R.G. Şepel
Trofimoza T.I. Fizik dersi, M. "Lise", 1998.
Sazeleva I.V. Genel fizik kursu, cilt 1, bölüm. 2, §15. M., "Nauka", 1977.
Narakevich I.I., Volmyansky E.I., Lobko S.I. VTU'lar için fizik. - Minsk. Yüksek Lisans. 1992
), salınım hareketinin başlangıcında sisteme verilen enerji nedeniyle meydana gelen salınımlar (örneğin, mekanik bir sistemde cismin ilk yer değiştirmesi yoluyla veya ona bir başlangıç hızı vererek ve bir elektrik sisteminde - bir salınımlı devre - kapasitör plakalarında bir ilk şarj oluşturulması yoluyla). Doğal salınımların genliği, zorunlu salınımların aksine, yalnızca bu enerji tarafından belirlenir ve frekansları, sistemin özelliklerine göre belirlenir. Enerji dağılımı nedeniyle, doğal salınımlar her zaman sönümlü salınımlardır. Doğal titreşimlere bir örnek, bir zilin, gong'un, piyano telinin vb. sesidir.
Modern Ansiklopedi. 2000 .
Diğer sözlüklerde "KENDİ SALINIMLARININ" ne olduğuna bakın:
Doğal titreşimler- (serbest titreşimler), salınım hareketinin başlangıcında sisteme verilen enerji nedeniyle oluşan titreşimler (örneğin, mekanik bir sistemde cismin ilk yer değiştirmesi veya ona bir başlangıç hızı verilmesi yoluyla ve elektriksel bir sistemde) ... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük
Herhangi bir titreşimdeki titreşimler. dış etkinin yokluğunda meydana gelen sistem; aynı (bkz. SERBEST TİTREŞİMLER). Fiziksel Ansiklopedik Sözlük. Moskova: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1983... Fiziksel Ansiklopedi
- (serbest salınımlar) bir ilk itmenin etkisi altında salınımlı bir sistemde uyarılabilen salınımlar. Doğal titreşimlerin şekli ve frekansı, mekanik doğal titreşimler ve endüktans için kütle ve esneklik tarafından belirlenir ve ... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük
- (Salınımlar) Periyodik bir dış kuvvetten etkilenmediklerinde, bir cismin veya ataletle salınan bir devrenin serbest titreşimleri. S. K.'nin çok kesin bir dönemi vardır (kendi dönemi); Örneğin. geminin ondan sonraki titreşimleri ... ... Deniz Sözlüğü
doğal titreşimler- Kendi formlarından birinde serbest salınımlar. [Önerilen terimlerin toplanması. Sayı 82. Yapısal mekanik. SSCB Bilimler Akademisi. Bilimsel ve Teknik Terminoloji Komitesi. 1970] Konular yapısal mekanik, malzemelerin mukavemeti EN ... Teknik Tercümanın El Kitabı
- (serbest titreşimler), bir ilk itme eylemi altında salınımlı bir sistemde uyarılabilen titreşimler. Mekanik doğal salınımların şekli ve frekansı, kütle ve elastikiyet ile elektromanyetik endüktans ve ... ... ansiklopedik sözlük
doğal titreşimler- savieji virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. öz salınımlar; doğal salınımlar; öz salınımlar vok. Eigenschwingungen, f rus. doğal salınımlar, n pranc. salınımlar propres, f … Fizikos terminų žodynas
Serbest titreşimler, bir dinamikte meydana gelen titreşimler Sistem, dış etkinin yokluğunda, ilk anda kendisine iletildiğinde sistemi dengeden çıkaran bir dış pertürbasyon iletilir. S. to.'nun karakteri esas olarak ... ... tarafından belirlenir. Matematiksel Ansiklopedi
doğal titreşimler- ▲ fiziksel salınımlar bağımsız doğal [serbest] salınımlar, ilk itmenin etkisi altında meydana gelir. kendi kendine salınımlar. kendi kendini uyarma, dış etkilerin etkisi altında sistemdeki salınımların kendiliğinden ortaya çıkmasıdır. spektrum. üçlü ... Rus Dilinin İdeografik Sözlüğü
Serbest salınımlar, başlangıçta biriken enerji nedeniyle (bir ilk yer değiştirmenin veya ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Kitabın
- Karmaşık geçmiş. Paris'i Aramak veya Ebedi Dönüş (3 kitaplık set), Mikhail German. Ünlü St.Petersburg yazarı ve sanat tarihçisi Mikhail Yuryevich German'ın üç ciltlik düzyazısı, "Zor Geçmiş" anılarını ve "Paris Arayışında veya Ebedi ...
- Modern Rusça'da uygun isimlerde stres, A. V. Superanskaya. Bu kitap, stresin analizine ayrılmıştır. düzgün isimler modern Rusça'da. Sergi, üç tür özel adı kapsar - kişisel adlar, soyadlar ve coğrafi adlar ...
dalgalanmalar- belirli zaman aralıklarında tam olarak veya yaklaşık olarak tekrarlanan hareketler.
serbest titreşimler- sistem dengeden çıktıktan sonra iç organların etkisi altındaki sistemdeki dalgalanmalar.
Bir ipe asılı bir ağırlığın veya bir yaya bağlı bir ağırlığın titreşimleri, serbest titreşimlere örnektir. Bu sistemleri denge konumundan çıkardıktan sonra, cisimlerin dış kuvvetlerin etkisi olmadan salındığı koşullar yaratılır.
sistem- hareketini incelediğimiz bir grup cisim.
Iç kuvvetler- sistemin gövdeleri arasında hareket eden kuvvetler.
Dış güçler- sisteme dahil olmayan cisimlerden sistemin cisimlerine etki eden kuvvetler.
Serbest salınımların meydana gelmesi için koşullar.
- Cisim denge pozisyonundan çıkarıldığında, sistemde denge pozisyonuna doğru yönelmiş ve dolayısıyla cismi denge pozisyonuna döndürme eğiliminde olan bir kuvvet ortaya çıkmalıdır.
Örnek: yaya bağlı top sola, sağa hareket ettiğinde ise elastik kuvvet denge konumuna doğru yönelir. - Sistemdeki sürtünme yeterince düşük olmalıdır. Aksi takdirde, salınımlar hızla sona erecek veya hiç görünmeyecek. Sürekli salınımlar ancak sürtünme olmadığında mümkündür.
Mevcut farklı şekiller belirli parametrelerle karakterize edilen fizikteki salınımlar. Ana farklılıklarını göz önünde bulundurun, çeşitli faktörlere göre sınıflandırma.
Temel tanımlar
Salınım, düzenli aralıklarla hareketin ana özelliklerinin aynı değerlere sahip olduğu bir süreç olarak anlaşılır.
Bu tür salınımlara, temel büyüklüklerin değerlerinin düzenli aralıklarla (salınım periyodu) tekrarlandığı periyodik denir.
Salınımlı süreçlerin çeşitleri
Temel fizikte var olan başlıca salınım türlerini ele alalım.
Serbest titreşimler, ilk şoktan sonra dış değişken etkilere maruz kalmayan bir sistemde meydana gelen titreşimlerdir.
Serbest salınımlara bir örnek, matematiksel bir sarkaçtır.
Harici bir değişken kuvvetin etkisi altında sistemde meydana gelen bu tür mekanik titreşimler.
Sınıflandırmanın özellikleri
Fiziksel yapıya göre, aşağıdaki salınım hareketi türleri ayırt edilir:
- mekanik;
- termal;
- elektromanyetik;
- karışık.
Çevre ile etkileşim seçeneğine göre
İle etkileşime göre titreşim türleri çevre birkaç grubu ayırt eder.
Sistemde harici bir periyodik eylemin etkisi altında zorunlu salınımlar ortaya çıkar. Bu tür salınımlara örnek olarak ellerin hareketini, ağaçlardaki yaprakları düşünebiliriz.
Zorlanmış harmonik salınımlar için, dış eylemin ve osilatörün frekansının eşit değerleri ile genlikte keskin bir artış olan bir rezonans görünebilir.
Sistem dengeden çıktıktan sonra iç kuvvetlerin etkisi altındaki doğal titreşimler. Serbest titreşimlerin en basit çeşidi, bir ipe asılan veya bir yaya bağlı olan bir yükün hareketidir.
Kendi kendine salınımlar, sistemin salınım yapmak için kullanılan belirli bir miktarda potansiyel enerjiye sahip olduğu tipler olarak adlandırılır. alamet-i farika genliğin başlangıç koşullarıyla değil, sistemin kendi özellikleriyle karakterize edilmesidir.
Rastgele salınımlar için, harici yük rastgele bir değere sahiptir.
Salınım hareketlerinin temel parametreleri
Tüm salınım türleri, ayrıca belirtilmesi gereken belirli özelliklere sahiptir.
Genlik, denge konumundan maksimum sapmadır, dalgalanan bir değerin sapması, metre cinsinden ölçülür.
Periyot, bir tam salınımın süresidir, bundan sonra sistemin özellikleri saniye cinsinden hesaplanarak tekrarlanır.
Frekans, birim zamandaki salınım sayısı ile belirlenir, salınım periyodu ile ters orantılıdır.
Salınım fazı, sistemin durumunu karakterize eder.
Harmonik titreşimlerin karakteristiği
Bu tür salınımlar, kosinüs veya sinüs yasasına göre gerçekleşir. Fourier, herhangi bir periyodik salınımın, belirli bir işlevi genişleterek harmonik değişikliklerin toplamı olarak temsil edilebileceğini kurmayı başardı.
Örnek olarak, belirli bir periyoda ve döngüsel frekansa sahip bir sarkaç düşünün.
Bu tür salınımları karakterize eden nedir? Fizik, aşağıdakilerden oluşan idealleştirilmiş bir sistemi dikkate alır: maddi nokta ağırlıksız, uzamayan bir iplik üzerinde asılı olan , yerçekiminin etkisi altında salınır.
Bu tür titreşimlerin belirli bir enerjisi vardır, doğada ve teknolojide yaygın olarak bulunurlar.
Uzun süreli salınım hareketi ile kütle merkezinin koordinatları değişir ve alternatif akım ile devredeki akım ve voltajın değeri değişir.
Fiziksel yapılarına göre farklı harmonik salınım türleri vardır: elektromanyetik, mekanik, vb.
Sallama, zorunlu bir titreşim görevi görür araç, engebeli bir yolda ilerliyor.
Zorlanmış ve serbest titreşimler arasındaki temel farklar
Bu tür elektromanyetik salınımlar fiziksel özelliklerde farklılık gösterir. Orta direnç ve sürtünme kuvvetlerinin varlığı, serbest salınımların sönümlenmesine yol açar. Zorlanmış salınımlar durumunda, enerji kayıpları harici bir kaynaktan ek besleme ile telafi edilir.
Bir yay sarkacının periyodu, cismin kütlesi ve yayın sertliği ile ilişkilidir. Matematiksel bir sarkaç söz konusu olduğunda, ipliğin uzunluğuna bağlıdır.
Bilinen bir periyot ile salınım sisteminin doğal frekansını hesaplamak mümkündür.
Teknolojide ve doğada, dalgalanmalar var. farklı değerler frekanslar. Örneğin, St. Petersburg'daki St. Isaac Katedrali'nde salınan sarkaç 0,05 Hz frekansa sahipken, atomlar için bu birkaç milyon megahertzdir.
Belli bir süre sonra serbest salınımların sönümlenmesi gözlenir. Bu nedenle gerçek uygulamada zorunlu salınımlar kullanılır. Çeşitli vibrasyon makinelerinde talep görmektedirler. Titreşimli çekiç, boruları, yığınları ve diğer metal yapıları zemine çakmak için tasarlanmış bir şok-titreşim makinesidir.
elektromanyetik titreşimler
Titreşim modlarının özellikleri, ana fiziksel parametrelerin analizini içerir: şarj, voltaj, akım gücü. Elektromanyetik salınımları gözlemlemek için kullanılan temel bir sistem olarak salınımlı bir devredir. Bir bobin ve bir kondansatörün seri bağlanmasıyla oluşur.
Devre kapatıldığında, kapasitör üzerindeki elektrik yükündeki ve bobindeki akımdaki periyodik değişikliklerle ilişkili olarak içinde serbest elektromanyetik salınımlar ortaya çıkar.
Yapıldıklarında herhangi bir dış etki olmaması, ancak yalnızca devrede depolanan enerjinin kullanılması nedeniyle ücretsizdirler.
Dış etki olmadığında belli bir süre sonra elektromanyetik salınımın zayıflaması gözlenir. Bu fenomenin nedeni, kapasitörün kademeli olarak boşalması ve bobinin gerçekte sahip olduğu direnç olacaktır.
Bu nedenle gerçek bir devrede sönümlü salınımlar meydana gelir. Kapasitör üzerindeki yükün azaltılması, enerji değerinin orijinal değerine göre azalmasına neden olur. Yavaş yavaş, bağlantı telleri ve bobin üzerinde ısı şeklinde salınacak, kondansatör tamamen boşalacak ve elektromanyetik salınım tamamlanacaktır.
Bilim ve Teknolojideki Dalgalanmaların Önemi
Belli bir tekrarı olan hareketler salınımlardır. Örneğin, matematiksel bir sarkaç, orijinal dikey konumdan her iki yönde sistematik bir sapma ile karakterize edilir.
Bir yay sarkacı için, bir tam salınım, başlangıç konumundan yukarı ve aşağı hareketine karşılık gelir.
Kapasitans ve endüktansa sahip bir elektrik devresinde, kapasitörün plakalarında bir yük tekrarı vardır. Salınım hareketlerinin nedeni nedir? Sarkaç, yerçekiminin orijinal konumuna geri dönmesine neden olması nedeniyle çalışır. Bir yay modelinde, yayın elastik kuvveti tarafından benzer bir işlev gerçekleştirilir. Denge konumunu geçerken yükün belirli bir hızı vardır, bu nedenle ataletle ortalama durumu geçer.
Elektriksel salınımlar, yüklü bir kondansatörün plakaları arasındaki potansiyel farkla açıklanabilir. Tamamen boşaldığında bile akım kaybolmaz, yeniden şarj edilir.
Modern teknolojide, doğaları, tekrarlama dereceleri, karakterleri ve ayrıca oluşum "mekanizması" açısından önemli ölçüde farklılık gösteren salınımlar kullanılır.
Mekanik titreşimler, müzik aletlerinin telleri, deniz dalgaları ve bir sarkaç tarafından yapılır. Reaktanların konsantrasyonundaki bir değişiklikle ilişkili kimyasal dalgalanmalar, çeşitli etkileşimler yapılırken dikkate alınır.
Elektromanyetik salınımlar, telefon, ultrasonik tıbbi cihazlar gibi çeşitli teknik cihazların oluşturulmasını mümkün kılar.
Sefeid parlaklık dalgalanmaları astrofizikte özellikle ilgi çekicidir ve farklı ülkelerden bilim adamları bunları inceliyor.
Çözüm
Her tür salınım, çok sayıda teknik süreç ve fiziksel olayla yakından ilişkilidir. Uçak yapımında, gemi yapımında, konut komplekslerinin yapımında, elektrik mühendisliğinde, radyo elektroniğinde, tıpta ve temel bilimlerde pratik önemi büyüktür. Fizyolojideki tipik bir salınım sürecine örnek, kalp kasının hareketidir. Mekanik titreşimler organik ve inorganik kimyada, meteorolojide ve diğer birçok doğa biliminde bulunur.
Matematiksel sarkacın ilk çalışmaları 17. yüzyılda yapıldı ve 19. yüzyılın sonunda bilim adamları elektromanyetik salınımların doğasını belirlemeyi başardılar. Radyo iletişiminin "babası" olarak kabul edilen Rus bilim adamı Alexander Popov, deneylerini tam olarak Thomson, Huygens ve Rayleigh tarafından yapılan araştırmaların sonuçları olan elektromanyetik salınımlar teorisi temelinde gerçekleştirdi. Elektromanyetik salınımlar için pratik bir uygulama bulmayı, onları uzun bir mesafe boyunca bir radyo sinyali iletmek için kullanmayı başardı.
Akademisyen P. N. Lebedev, alternatif elektrik alanları kullanarak yüksek frekanslı elektromanyetik salınımların üretimi ile ilgili uzun yıllar deneyler yaptı. ilgili çok sayıda deney yoluyla çeşitli tipler dalgalanmalar, bilim adamları en uygun kullanım alanlarını bulmayı başardılar. modern bilim ve Teknoloji.