Studiamo oscillazioni meccaniche
Il mondo fisico intorno a noi è pienoil movimento. È praticamente impossibile trovare almeno un corpo fisico, che potrebbe essere considerato a riposo. Oltre al moto rettilineo uniformemente traslatorio, al movimento lungo una traiettoria complessa, al movimento con accelerazione e altro, possiamo osservare con i nostri occhi o sperimentare l'influenza di movimenti ripetuti periodicamente di oggetti materiali.
L'uomo ha a lungo notato le proprietà distintive eCaratteristiche dei movimenti oscillatori e persino imparato a usare le oscillazioni meccaniche per i loro scopi. Tutti i processi ricorrenti nel tempo possono essere chiamati oscillazioni. Le oscillazioni meccaniche sono solo una parte di questo variegato mondo di fenomeni che si verificano in quasi le stesse leggi. In un chiaro esempio di movimenti meccanici ripetitivi, è possibile stabilire regole di base e determinare le leggi con cui si verificano i processi elettromagnetici, elettromeccanici e altri processi oscillatori.
La natura della presenza di oscillazioni meccanicheÈ nascosto nella trasformazione periodica dell'energia potenziale in energia cinetica. Descrivi l'esempio di come avviene la trasformazione dell'energia sotto le vibrazioni meccaniche, è possibile, considerando una sfera sospesa su una molla. In uno stato di calma, la forza di gravità è bilanciata dall'elasticità della molla. Ma è necessario dedurre forzatamente il sistema dallo stato di equilibrio, provocando così il movimento dal lato del punto di equilibrio, poiché l'energia potenziale inizierà la sua trasformazione in cinetica. E questo, a sua volta, dal momento del passaggio da una palla di posizione zero inizierà a trasformarsi in potenziale. Questo processo ha luogo finché le condizioni per l'esistenza del sistema si stanno avvicinando alla perfezione.
Le matematicamente ideali sono considerate oscillazioni,che si verificano secondo la legge del seno o del coseno. Tali processi sono solitamente chiamati oscillazioni armoniche. Un esempio ideale di oscillazioni armoniche meccaniche è il movimento di un pendolo in uno spazio assolutamente privo di aria, quando non c'è influenza delle forze di attrito. Ma questo è un caso perfettamente perfetto, per raggiungere il quale è tecnicamente molto problematico.
Vibrazioni meccaniche, nonostante le lorola durata, prima o poi, cessano, e il sistema occupa una posizione di equilibrio relativo. Ciò è dovuto allo spreco di energia per superare la resistenza dell'aria, l'attrito e altri fattori che portano inevitabilmente ad un aggiustamento dei calcoli nella transizione dalle condizioni ideali a quelle effettive in cui il sistema in questione esiste.
Avvicinarsi in modo irreversibile a uno studio approfondito eanalisi, veniamo alla necessità di descrivere matematicamente le oscillazioni meccaniche. Le formule di questo processo includono quantità come ampiezza (A), frequenza di oscillazione (w), fase iniziale (a). Una funzione della dipendenza dello spostamento (x) sul tempo (t) nella forma classica ha la forma
x = Acos (wt + a).
Vale anche la pena menzionare il valore che caratterizza le oscillazioni meccaniche, chiamato periodo (T), che è matematicamente determinato come
T = 2π / w.
Vibrazioni meccaniche, tranne che per chiarezzadescrizioni dei processi di fluttuazioni di natura non meccanica, siamo interessati a certe proprietà che, se usate correttamente, possono avere qualche utilità e, se ignorate, portano a spiacevoli significati.
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al fenomeno di sharpil salto nell'ampiezza delle oscillazioni forzate che si verificano quando la frequenza dell'azione della forza motrice si avvicina alla frequenza delle vibrazioni naturali del corpo. Si chiama risonanza. Ampiamente usato nell'elettronica, nei sistemi meccanici, il fenomeno della risonanza è principalmente distruttivo, deve essere preso in considerazione quando si creano le strutture e i sistemi meccanici più diversi.
La prossima manifestazione di oscillazioni meccanicheè vibrazione. Il suo aspetto non può solo causare un certo disagio, ma anche portare all'emergere della risonanza. Ma, oltre all'effetto negativo, la vibrazione locale con una bassa intensità di manifestazione può influenzare favorevolmente il corpo umano nel suo complesso, migliorando lo stato funzionale del sistema nervoso centrale e persino accelerando la guarigione delle ferite, ecc.
Tra varianti di manifestazione di oscillazioni meccanichepossiamo distinguere il fenomeno del suono, l'ultrasuono. Le proprietà utili di queste onde meccaniche e altre manifestazioni di oscillazioni meccaniche sono ampiamente utilizzate nei rami più diversi dell'attività umana.
