Адукацыя, Навука
Свабодныя ваганні
Вагальныя працэсы - адно з самых распаўсюджаных з'яў у прыродзе. Іх даследаваннем займаюцца розныя галіны веды, перш за ўсё, фізіка. Каб адказаць на пытанне, якія ваганні называюцца свабоднымі, варта ўлічыць, што дадзеная катэгорыя з'яўляецца зыходнай ў вывучэнні усёй шматстатнасці вагальных з'яў, якія маюць месца ў прыродзе.
Адрозніваюць наступныя іх віды, якія класіфікуюцца па наступных падставах.
Па фізічнай прыродзе адрозніваюць ваганні механічныя, электрамагнітныя і змешаныя, якія спалучаюць прыкметы ўжо названых.
Па спосабе праходжання ў навакольных асяроддзях вылучаюць ваганні:
- вымушаныя, гэта значыць тыя, якія выклікаюцца і адбываюцца пад уздзеяннем рознага роду вонкавых абурэнняў асяроддзяў, у якіх яны адбываюцца. Пры гэтым павінна выконвацца ўмова перыядычнасці гэтых абурэнняў;
- свабодныя ваганні, званыя яшчэ ўласнымі, якія ініцыююцца ўнутранымі уласцівасцях сістэмы і якія характарызуюцца абавязковым згасаннем, калі дзеянне ўнутраных сіл спыняецца або памяншаецца;
- аўтаваганняў - такія, якія характарызуюцца наяўнасцю ў сістэмы некаторага патэнцыялу (патэнцыйнай энергіі), які забяспечвае здзяйсненне ваганняў. Галоўнае, чым свабодныя ваганні адрозніваюцца ад аўтаваганняў, выступае залежнасць амплітуды ня ад пачатковага ініцыюе імпульсу сілы, а ад характарыстык самой фізічнай сістэмы;
- параметрычныя - гэта ваганні, якія фармуюцца пры наўмысным заданні вагальнай сістэме якога-небудзь параметру, які выступае праявай уласцівасцяў знешняй асяроддзя;
- выпадковыя ваганні ўяўляюць сабой такія, у якіх ўздзейнічаюць на вагальны працэс фактары носяць выпадковы, ня параметрычны характар.
Абагульняючы дадзеныя характарыстыкі, можна зрабіць выснову аб тым, што ў самым агульным выглядзе ваганні - гэта паўтараюцца з пэўнай перыядычнасцю змены нейкай сістэмы адносна яе раўнаважкага стану. Найбольш распаўсюджанымі сферамі праявы вагальных працэсаў у прыродзе выступаюць механічныя з'явы, хімічныя, хвалевыя і электрычныя, астранамічныя, электрамагнітныя і іншыя. Агульным уласцівасцю ўсіх без выключэння відаў ваганняў, з'яўляецца тое, што яны непасрэдна звязаны з энергетычным пераходам - пераўтварэннем аднаго выгляду энергіі ў іншай.
Як ужо адзначалася, зыходнай кропкай у даследаванні прыроды вагальных працэсаў, з'яўляецца даследаванне такога іх выгляду, як свабодныя ваганні. Іх асноўнымі характарыстыкамі з'яўляюцца наступныя параметры:
- амплітуда (А) - найбольшая велічыня адхіленні сістэмы ад яе раўнаважкага стану (часцей за ўсё выкарыстоўваецца паказчык асераднёнага значэння);
- перыяд (Т) - пэўны адрэзак часу, на працягу якога можна зафіксаваць паўтарэння станаў сістэмы;
- частата вольных ваганняў (f) - колькасць ваганняў, якое здзяйсняе сістэма за пэўную адзінку часу. Гэты параметр вымяраецца ў герцах (Гц).
Сувязь гэтых параметраў адлюстроўвае формула, якая характарызуе свабодныя ваганні як з'ява. Для розных вагальных сістэм параметры ў дадзеную формулу ўключаюцца ў розных спалучэннях, у залежнасці ад таго, якая канкрэтна сістэма разглядаецца.
Напрыклад, у найпростым вагальным контуры перыяд і частата, звязаныя формулай: f = 1 / T, з яе бачна, што перыяд і частата з'яўляюцца зваротнымі значэннямі.
Калі разгледзець свабодныя ваганні, якія адбываюцца ў такой сістэме, якой з'яўляецца замацаваная статычна спружына, якая валодае пэўнай пругкасцю (k), то тут варта звярнуцца да другога закону Ньютана. З улікам яго, формула, якая адлюстроўвае ўласцівасці разгляданай вагальнай сістэмы, прыме выгляд: F = -kx. Гэта сведчыць аб тым, што калі занядбаць значэннямі сіл трэння, а масу прыняць за велічыню пастаянную, то такая сістэма будзе заўсёды здзяйсняць ваганні з аднолькавым перыядам, нават пры розных амплітуд і пачатковых умовах іх узнікнення.
Similar articles
Trending Now