Libreng oscillations

Ang mga prosesong pang-vibrate ay isa sa mga pinaka-karaniwang phenomena sa kalikasan. Ang kanilang pananaliksik ay nakikipag-usap sa iba't ibang sangay ng kaalaman, una sa lahat, pisika. Upang masagot ang tanong kung ano ang tinatawag na libreng oscillations, dapat itong isaalang-alang na ang kategoryang ito ay ang unang isa sa pag-aaral ng buong iba't ibang mga phenomena ng vibrational na nagaganap sa kalikasan.

Kilalanin ang kanilang mga sumusunod na uri, na naiuri ayon sa mga sumusunod na dahilan.

Sa pamamagitan ng pisikal na kalikasan na nakikilala sa pagitan ng mekanikal, electromagnetic at halo-halong, pinagsasama ang mga katangian ng mga na pinangalanan.

Sa paraan ng pag-agos sa nakapaligid na mga kapaligiran, ang mga sumusunod na mga oscillation ay nakikilala:

- sapilitang, iyon ay, yaong mga sanhi at nangyari sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang uri ng mga panlabas na pananalig ng mga kapaligiran kung saan nangyari ito. Sa kasong ito, ang kondisyon ng periodicity ng mga perturbations ay dapat na sundin;

- Mga libreng oscillation, tinatawag din na mga tunay na, na pinasimulan ng mga panloob na katangian ng system at kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng sapilitan na pamamasa, kapag ang pagkilos ng mga panloob na pwersa ay huminto o bumababa;

- Self-oscillations - mga na characterized sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang tiyak na potensyal (potensyal na enerhiya) sa sistema na nagsisiguro ang katuparan ng mga oscillations. Ang pangunahing bagay ay ang pagkakaiba ng mga libreng oscillation mula sa mga self-oscillation, ang amplitude ay hindi depende sa paunang puwersa na nagpapasimula ng lakas, ngunit sa mga katangian ng pisikal na sistema mismo;

- parametric - ang mga ito ay ang mga oscillations na nabuo kapag ang isang ibinigay na parameter ay sadyang nakatalaga sa isang vibrational system, na nagsisilbing isang pagpapahayag ng mga katangian ng panlabas na kapaligiran;

- Ang mga random na oscillations ay ang mga kung saan ang mga kadahilanan na nakakaapekto sa proseso ng oscillatory ay random, hindi parametric.

Sa pagbubuod ng mga katangiang ito, maaari nating tapusin na sa pinaka pangkalahatang form, ang mga oscillation ay paulit-ulit na may isang tiyak na periodicity ng isang tiyak na sistema na may kaugnayan sa estado ng punto ng balanse. Ang pinaka-karaniwang mga lugar ng paghahayag ng mga proseso ng oscillatory sa likas na katangian ay mekanikal phenomena, kemikal, alon at electric, astronomical, electromagnetic at iba pa. Ang isang karaniwang ari-arian ng lahat ng mga uri ng mga oscillations, nang walang pagbubukod, ay ang mga ito ay direktang may kaugnayan sa paglipat ng enerhiya - ang conversion ng isang uri ng enerhiya sa isa pa.

Tulad ng na nabanggit, ang panimulang punto sa pag-aaral ng kalikasan ng mga proseso ng oscillatory ay isang pagsisiyasat sa ganitong uri bilang mga libreng oscillation. Ang kanilang mga pangunahing katangian ay ang mga sumusunod na parameter:

- Amplitude (A) - ang pinakamalaking paglihis ng sistema mula sa kanyang punto ng balanse ng estado (kadalasan ang average na halaga ay ginagamit);

- panahon (T) - isang tiyak na tagal ng panahon kung saan posible upang ayusin ang mga repetitions ng mga estado ng system;

- dalas ng libreng oscillations (f) - ang bilang ng mga oscillations na ang sistema ay gumagawa sa isang tiyak na yunit ng oras. Ang parameter na ito ay sinusukat sa hertz (Hz).

Ang kaugnayan ng mga parameter na ito ay sumasalamin sa formula na nagpapakilala ng mga libreng oscillations bilang isang kababalaghan. Para sa iba't ibang mga sistema ng oscillatory, ang mga parameter sa formula na ito ay kasama sa iba't ibang mga kumbinasyon, depende sa kung aling partikular na sistema ang isinasaalang-alang.

Halimbawa, sa pinakasimpleng oscillatory circuit, ang panahon at dalas ay nauugnay sa pormula: f = 1 / T, ipinakikita nito na ang panahon at dalas ay mga kabaligtaran na halaga.

Kung isaalang-alang namin ang mga libreng oscillations na naganap sa naturang sistema bilang isang statically nakapirming spring pagkakaroon ng isang tiyak na pagkalastiko (k), pagkatapos ay dapat naming i-sa Newton's ikalawang batas. Sa pagsasaalang-alang nito, ang formula na sumasalamin sa mga katangian ng itinuturing na sistema ng oscillatory ay kukuha ng form: F = -kx. Nangangahulugan ito na kung babalewalain natin ang mga halaga ng mga pakikibakang pwersa at kunin ang masa bilang isang pare-pareho, ang ganitong sistema ay laging mag-iilaw sa parehong panahon, kahit na may iba't ibang mga amplitudo at unang mga kondisyon ng kanilang pinagmulan.