Физикада термелүүлөрдүн ар кандай түрлөрү бар, алар белгилүү бир параметрлер менен мүнөздөлөт. Алардын негизги айырмачылыктарын, ар кандай факторлор боюнча классификациясын карап көрүңүз.
Негизги аныктамалар
Тербелүү учурунда кыймылдын негизги мүнөздөмөлөрү бирдей мааниге ээ болгон процессти түшүндүрөт.
Мезгил-мезгили менен термелүүлөр – бул негизги чоңдуктардын маанилери үзгүлтүксүз интервалдар менен кайталанган термелүүлөр (термелүү мезгили).
Термелүү процесстеринин түрлөрү
Фундаменталдык физикада болгон термелүүлөрдүн негизги түрлөрүн карап көрөлү.
Эркин термелүүлөр – бул баштапкы соккудан кийин тышкы өзгөрмө таасирлерге дуушар болбогон системада пайда болгон термелүүлөр.
Эркин термелүүнүн мисалы математикалык маятник болуп саналат.
Тышкы өзгөрмө күчтүн таасири астында системада пайда болгон механикалык термелүүлөрдүн бул түрлөрү.
Классификациянын өзгөчөлүктөрү
Физикалык табияты боюнча термелүүчү кыймылдардын төмөнкү түрлөрү бөлүнөт:
- механикалык;
- термикалык;
- электромагниттик;
- аралаш.
Айлана-чөйрө менен өз ара аракеттенүү вариантына ылайык
Айлана-чөйрө менен өз ара аракеттенүүдөгү флуктуациянын түрлөрү бир нече топко бөлүнөт.
Мажбур термелүүлөр тышкы мезгилдик аракеттин таасири астында системада пайда болот. Мындай термелүүгө мисал катары колдун кыймылын, дарактардагы жалбырактарды карасак болот.
Мажбур гармоникалык термелүүлөр үчүн резонанс пайда болушу мүмкүн, мында тышкы таасирдин жыштыгынын жана осциллятордун бирдей маанилери менен амплитудасы кескин жогорулайт.
Система тең салмактуулуктан чыгарылгандан кийин ички күчтөрдүн таасири астында системадагы өздүк термелүүлөр. Эркин термелүүлөрдүн эң жөнөкөй варианты жипке илинген же пружинага бекитилген жүктүн кыймылы болуп саналат.
Өзүнөн-өзү термелүүлөр системада термелүүлөрдү жасоо үчүн колдонулган потенциалдык энергиянын белгилүү бир көлөмү бар түрлөрү. Алардын айырмалоочу өзгөчөлүгү - амплитудасы баштапкы шарттар менен эмес, системанын өзүнүн касиеттери менен мүнөздөлөт.
Кокус термелүүлөр үчүн тышкы жүктүн кокустук мааниси бар.
Термелүү кыймылдардын негизги параметрлери
Тилтирөөнүн бардык режимдери өзүнчө белгиленүүчү белгилүү бир өзгөчөлүктөргө ээ.
Амплитуда – бул тең салмактуулук абалынан максималдуу четтөө, өзгөрүлмө чоңдуктун четтөөсү, ал метр менен өлчөнөт.
Мезгил – бул бир жолу толгон убакытсистеманын мүнөздөмөлөрүн кайталаган секундалар менен эсептелет.
Жыштык убакыт бирдигиндеги термелүүлөрдүн саны менен аныкталат, ал термелүү мезгилине тескери пропорционал.
Термелүү фазасы системанын абалын мүнөздөйт.
Гармоникалык термелүүлөрдүн мүнөздөмөсү
Термелүүлөрдүн мындай түрлөрү косинус же синус мыйзамына ылайык болот. Фурье кандайдыр бир мезгилдик термелүүнү белгилүү бир функцияны Фурье катарларына кеңейтүү аркылуу гармониялык өзгөрүүлөрдүн суммасы катары көрсөтүүгө болоорун аныктай алды.
Мисалы катары белгилүү бир мезгили жана циклдик жыштыгы бар маятникти карап көрөлү.
Бул термелүүлөрдүн түрлөрү эмне менен мүнөздөлөт? Физика математикалык маятникти идеалдаштырылган система деп эсептейт, ал салмаксыз созулбас жипке асылып турган, тартылуу күчү астында термелүүчү материалдык чекиттен турат.
Тилбирөөнүн мындай түрлөрү белгилүү бир энергияга ээ, алар жаратылышта жана технологияда кеңири таралган.
Узакка созулган термелүү кыймылда анын масса борборунун координаты өзгөрөт, ал эми өзгөрмө ток менен чынжырдагы токтун жана чыңалуунун мааниси өзгөрөт.
Физикалык табияты боюнча гармоникалык термелүүлөрдүн ар кандай түрлөрү бар: электромагниттик, механикалык ж.б.
Тура жолдо бара жаткан унаанын титирөөсү аргасыз термелүүнүн ролун аткарат.
Мажбур жана эркин ортосундагы негизги айырмачылыктартермелүүлөр
Электромагниттик термелүүлөрдүн бул түрлөрү физикалык мүнөздөмөлөрү боюнча айырмаланат. Орто каршылыктын жана сүрүлүү күчтөрүнүн болушу эркин термелүүлөрдүн басаңдашына алып келет. Аргасыз термелүүлөр болгон учурда энергиянын жоготуулары аны тышкы булактан кошумча берүү менен компенсацияланат.
Пружина маятникинин мезгили дененин массасына жана пружинанын катуулугуна байланыштуу. Математикалык маятник болсо, ал жиптин узундугуна жараша болот.
Белгилүү мөөнөт менен термелүү системасынын табигый жыштыгын эсептей аласыз.
Технологияда жана табиятта ар кандай жыштык маанилери менен термелүүлөр болот. Мисалы, Санкт-Петербургдагы Исаак соборунда термелүүчү маятниктин жыштыгы 0,05 Гц болсо, атомдор үчүн бир нече миллион мегагерцти түзөт.
Белгилүү убакыттан кийин эркин термелүүлөрдүн басаңдашы байкалат. Мына ошондуктан аргасыз термелүүлөр реалдуу практикада колдонулат. Алар ар кандай титирөө машиналарында суроо-талапка ээ. Дирилдөөчү балка - бул түтүктөрдү, үймөктөрдү жана башка металл конструкцияларды жерге айдоо үчүн арналган шок титирөө машинасы.
Электромагниттик термелүүлөр
Термелүү режимдеринин мүнөздөмөсү негизги физикалык параметрлерди талдоону камтыйт: заряд, чыңалуу, токтун күчү. Элементардык система катары электромагниттик термелүүлөрдү байкоо үчүн колдонулуучу термелүү чынжыр болуп саналат. Ал катушканы жана конденсаторду катарлаш туташтыруу аркылуу түзүлөт.
Схема жабылганда, бош электромагниттикконденсатордогу электр зарядынын жана катушкадагы токтун мезгил-мезгили менен өзгөрүшүнө байланыштуу термелүүлөр.
Алар эркин, анткени алар аткарылганда эч кандай тышкы таасир болбойт, бирок чынжырда сакталган энергия гана колдонулат.
Эгер катушканын каршылыгын нөл деп эсептеп, термелүү мезгилин T деп алсак, система жасаган бир толук термелүүнү карай алабыз.
Тышкы таасир жок болгон учурда белгилүү бир убакыттан кийин электромагниттик термелүүнүн басаңдашы байкалат. Бул көрүнүштүн себеби конденсатордун акырындык менен разряддалышы, ошондой эле катушка чындыгында ээ болгон каршылык болот.
Ошондуктан реалдуу чынжырда демпленген термелүүлөр пайда болот. Конденсатордун зарядын азайтуу анын баштапкы маанисине салыштырмалуу энергетикалык баалуулуктун төмөндөшүнө алып келет. Акырындык менен ал туташтыруучу зымдарга жана катушка жылуулук катары бөлүнүп чыгат, конденсатор толугу менен кубатталып, электромагниттик термелүү аяктайт.
Илим жана техникадагы термелүүлөрдүн мааниси
Белгилүү даражада кайталануучу кыймылдар термелүүлөр болуп саналат. Мисалы, математикалык маятник баштапкы вертикалдык абалынан эки багытта тең системалуу четтөө менен мүнөздөлөт.
Пружина маятниги үчүн анын бир толук термелүүсү анын баштапкы абалынан өйдө жана ылдый кыймылына туура келет.
Сыйымдуулугу жана индуктивдүүлүгү бар электр чынжырында заряддын кайталанышы барконденсатор плиталары. Термелүү кыймылдардын себеби эмнеде? Маятник тартылуу күчү анын баштапкы абалына кайтып келишине шарт түзгөндүктөн иштейт. Пружина моделинде ушундай эле функция пружинанын серпилгич күчү менен аткарылат. Тең салмактуулук абалынан өтүп, жүк белгилүү бир ылдамдыкка ээ, ошондуктан инерция боюнча орточо абалдан өтүп кетет.
Электр термелүүсү заряддалган конденсатордун пластинкаларынын ортосундагы потенциалдар айырмасы менен түшүндүрүлөт. Толугу менен заряды түгөнгөндө да ток жоголбойт, кайра заряддалат.
Заманбап технология табияты, кайталануу даражасы, табияты, ошондой эле сырткы көрүнүшүнүн "механизми" боюнча олуттуу айырмаланган флуктуацияларды колдонот.
Механикалык термелүүлөр музыкалык аспаптардын кылдары, деңиз толкундары, маятник аркылуу жасалат. Ар кандай өз ара аракеттешүүлөрдү жүргүзүүдө реагенттердин концентрациясынын өзгөрүшүнө байланышкан химиялык термелүүлөр эске алынат.
Электромагниттик термелүүлөр телефондор, УЗИ медициналык аппараттар сыяктуу ар кандай техникалык түзүлүштөрдү түзүүгө мүмкүндүк берет.
Цефеиддердин жарыктыгынын термелүүсү астрофизикада өзгөчө кызыгууну жаратат жана аларды ар кайсы өлкөлөрдүн окумуштуулары изилдеп жатышат.
Тыянак
Термелүүлөрдүн бардык түрлөрү көп сандагы техникалык процесстер жана физикалык кубулуштар менен тыгыз байланышта. Самолёт курууда, кеме курууда, турак-жай комплекстерин курууда, электротехникада, радиоэлектроникада, медицинада, фундаменталдык илимде алардын практикалык мааниси зор. типтүү термелүү процессинин мисалыфизиология жүрөк булчуңунун кыймылын колдойт. Механикалык термелүүлөр органикалык жана органикалык эмес химияда, метеорологияда жана башка көптөгөн табигый илимдерде кездешет.
Математикалык маятниктин алгачкы изилдөөлөрү XVII кылымда жүргүзүлүп, XIX кылымдын аягында окумуштуулар электромагниттик термелүүлөрдүн табиятын аныктай алышкан. Радио байланыштын «атасы» саналган орус окумуштуусу Александр Попов электромагниттик термелүү теориясынын, Томсондун, Гюйгенстин, Релейдин изилдөөлөрүнүн натыйжаларынын негизинде өз эксперименттерин так жүргүзгөн. Ал электромагниттик термелүүлөрдүн практикалык колдонмосун таба алды, аларды радиосигналды алыс аралыкка берүү үчүн колдоно алды.
Академик П. Н. Лебедев көп жылдар бою алмашып туруучу электр талаасын колдонуу менен жогорку жыштыктагы электромагниттик термелүүлөрдү алуу менен байланышкан эксперименттерди жүргүзгөн. Ар кандай титирөөлөр менен байланышкан көптөгөн эксперименттердин аркасында илимпоздор аларды заманбап илимде жана технологияда оптималдуу колдонуу үчүн аймактарды таба алышты.
