Hansı cisimlər sistemi salınan hesab edilə bilər? Salınım sistemlərinin əsas xüsusiyyəti. Harmonik vibrasiya zamanı sürət və təcil

(və ya təbii vibrasiya) xarici təsirlər olmadıqda yalnız ilkin verilən enerji (potensial və ya kinetik) hesabına baş verən salınım sisteminin rəqsləridir.

Potensial və ya kinetik enerji, məsələn, mexaniki sistemlərdə ilkin yerdəyişmə və ya başlanğıc sürət vasitəsilə verilə bilər.

Sərbəst salınan cisimlər həmişə digər cisimlərlə qarşılıqlı əlaqədə olur və onlarla birlikdə adlanan cisimlər sistemini əmələ gətirir salınım sistemi.

Məsələn, yay, top və yayın yuxarı ucunun bağlandığı şaquli dirək (aşağıdakı şəklə bax) salınım sisteminə daxildir. Burada top sim boyunca sərbəst sürüşür (sürtünmə qüvvələri əhəmiyyətsizdir). Topu sağa aparıb öz başına buraxsanız, o, tarazlıq mövqeyi ətrafında sərbəst fırlanacaq (nöqtə HAQQINDA) tarazlıq vəziyyətinə doğru yönəlmiş yayın elastik qüvvəsinin təsirinə görə.

Mexanik salınım sisteminin başqa bir klassik nümunəsi riyazi sarkaçdır (aşağıdakı şəklə bax). Bu zaman top iki qüvvənin təsiri altında sərbəst salınımlar həyata keçirir: cazibə qüvvəsi və ipin elastik qüvvəsi (Yer də salınım sisteminə daxildir). Onların nəticəsi tarazlıq mövqeyinə yönəldilir.

Salınım sisteminin cisimləri arasında hərəkət edən qüvvələrə deyilir daxili qüvvələr. Xarici qüvvələr tərəfindən sistemə daxil olmayan cisimlərdən sistemə təsir edən qüvvələr adlanır. Bu nöqteyi-nəzərdən sərbəst rəqsləri sistem tarazlıq vəziyyətindən çıxardıqdan sonra daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslər kimi müəyyən etmək olar.

Sərbəst salınımların baş verməsi üçün şərtlər:

1) sistem bu vəziyyətdən çıxarıldıqdan sonra onu sabit tarazlıq vəziyyətinə qaytaran bir qüvvənin onlarda meydana gəlməsi;

2) sistemdə sürtünmənin olmaması.

Sərbəst vibrasiyaların dinamikası.

Elastik qüvvələrin təsiri altında bədən titrəmələri. Elastik qüvvənin təsiri altında cismin salınımlı hərəkətinin tənliyi F() Nyutonun ikinci qanununu nəzərə alaraq əldə edilə bilər ( F = ma) və Huk qanunu ( F nəzarəti = -kx), Harada m topun kütləsidir və elastik qüvvənin təsiri altında topun əldə etdiyi sürətlənmədir, k- yayın sərtlik əmsalı, X- bədənin tarazlıq mövqeyindən yerdəyişməsi (hər iki tənlik üfüqi oxa proyeksiyada yazılır. Oh). Bu tənliklərin sağ tərəflərini bərabərləşdirmək və sürətlənməni nəzərə almaq A koordinatın ikinci törəməsidir X(yer dəyişdirmə), alırıq:

.

Sürətlənmə üçün oxşar ifadə A fərqləndirməklə əldə edirik ( v = -v m sin ω 0 t = -v m x m cos (ω 0 t + π/2)):

a = -a m cos ω 0 t,

Harada a m = ω 2 0 x m— sürətlənmənin amplitudası. Beləliklə, harmonik rəqslərin sürətinin amplitudası tezliyə, sürətlənmənin amplitudası isə rəqs tezliyinin kvadratına mütənasibdir.

Mexanik vibrasiya – Bunlar müəyyən fasilələrlə dəqiq və ya təxminən təkrarlanan hərəkətlərdir. (Misal üçün, ağacdakı budağın, saat sarkacının, bulaqlarda avtomobilin titrəməsi və s)

Dəyişmələr var pulsuz Və məcbur.

Daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslərə deyilirpulsuz. Bütün sərbəst vibrasiyalar sönür. (Misal üçün: zərbədən sonra simli vibrasiya)

Xarici vaxtaşırı dəyişən qüvvələrin təsiri altında cisimlərin yaratdığı vibrasiya deyilirməcbur (Misal üçün: dəmirçi çəkiclə işləyərkən metal iş parçasının titrəməsi).

Sərbəst rəqslərin baş verməsi şərtləri :

• Bədən tarazlıq vəziyyətindən çıxarıldıqda, sistemdə onu tarazlıq vəziyyətinə qaytarmağa meylli bir qüvvə yaranmalıdır;
• Sistemdəki sürtünmə qüvvələri çox kiçik olmalıdır (yəni sıfıra meyllidir).

… E qohum → E R → E qohum →…

Bir ipdəki bədən salınımları nümunəsindən istifadə edərək, görürük enerji çevrilməsi . 1-ci mövqedə biz salınım sisteminin tarazlığını müşahidə edirik. Bədənin sürəti və buna görə də kinetik enerjisi maksimumdur. Sarkaç tarazlıq mövqeyindən kənara çıxanda yüksəkliyə qalxır h sıfır səviyyəsinə nisbətən, buna görə də A nöqtəsində sarkaç potensial enerjiyə malikdir E r . Tarazlıq vəziyyətinə keçərkən O nöqtəsinə hündürlük sıfıra enir və yükün sürəti artır və O nöqtəsində bütün potensial enerji E r kinetik enerjiyə çevrilir E kin . Tarazlıqda kinetik enerji maksimum, potensial enerji isə minimumdur. Ətalətlə tarazlıq mövqeyindən keçdikdən sonra kinetik enerji potensial enerjiyə çevrilir, sarkacın sürəti azalır və maksimum

Bütün salınım sistemlərinin ümumi xüsusiyyətləri:

Sabit tarazlıq mövqeyinin olması.

Sistemi tarazlıq vəziyyətinə qaytaran bir qüvvənin olması.

Salınan hərəkətin xüsusiyyətləri:

Amplituda bədənin tarazlıq vəziyyətindən ən böyük (mütləq dəyərdə) sapmasıdır.

Dövr, bir cismin tam bir salınım etdiyi müddətdir.

Tezlik zaman vahidi üçün salınanların sayıdır.

Faza (faza fərqi)

Kosmosda yayılan, yarandığı yerdən uzaqlaşan pozğunluqlar deyilir dalğalar.

Dalğanın meydana gəlməsi üçün zəruri şərt, onun qarşısını alan qüvvələrin, məsələn, elastik qüvvələrin pozulma anında görünüşüdür.

Dalğa növləri:

Uzunlamasına - dalğanın yayılma istiqaməti boyunca salınımların baş verdiyi dalğa

Transvers - titrəmələrin yayılma istiqamətinə perpendikulyar baş verdiyi dalğa.

Dalğa Xüsusiyyətləri:

Dalğa uzunluğu eyni fazalarda salınan bir-birinə ən yaxın nöqtələr arasındakı məsafədir.

Dalğa sürəti dalğanın hər hansı bir nöqtəsinin vahid vaxtda keçdiyi məsafəyə ədədi olaraq bərabər olan kəmiyyətdir.

Səs dalğaları - Bunlar uzununa elastik dalğalardır. İnsan qulağı 20 Hz-dən 20.000 Hz-ə qədər tezlikdə olan titrəmələri səs şəklində qəbul edir.

Səsin mənbəyi səs tezliyində titrəyən bədəndir.

Səs qəbuledicisi səs titrəyişlərini qəbul edə bilən bir bədəndir.

Səsin sürəti səs dalğasının 1 saniyədə qət etdiyi məsafədir.

Səsin sürəti aşağıdakılardan asılıdır:

1. Temperaturlar.

Səs xüsusiyyətləri:

1. Pitch

   Amplituda

   Həcmi. Vibrasiyaların amplitudasından asılıdır: titrəmələrin amplitudası nə qədər böyükdürsə, səs də bir o qədər yüksəkdir.

Bilet nömrəsi 9. Qazların, mayelərin və bərk cisimlərin quruluş modelləri. Atomların və molekulların istilik hərəkəti. Brownian hərəkət və diffuziya. Maddənin hissəciklərinin qarşılıqlı təsiri

Bütün istiqamətlərdə hərəkət edən qaz molekulları demək olar ki, bir-birinə cəlb edilmir və bütün qabı doldurur. Qazlarda molekullar arasındakı məsafə molekulların özlərinin ölçüsündən qat-qat böyükdür. Orta hesabla molekullar arasındakı məsafələr molekulların ölçüsündən onlarla dəfə böyük olduğundan, onlar bir-birlərinə zəif cəlb olunurlar. Buna görə də qazların öz forması və sabit həcmi yoxdur.

Maye molekulları uzun məsafələrə dağılmır və normal şəraitdə maye öz həcmini saxlayır. Mayenin molekulları bir-birinə yaxın yerləşir. Hər iki molekul arasındakı məsafələr molekulların ölçüsündən kiçikdir, buna görə də aralarındakı cazibə əhəmiyyətli olur.

Bərk cisimlərdə molekullar (atomlar) arasındakı cazibə mayelərə nisbətən daha böyükdür. Buna görə də normal şəraitdə bərk cisimlər öz forma və həcmini saxlayırlar. Bərk cisimlərdə molekullar (atomlar) müəyyən ardıcıllıqla düzülür. Bunlar buz, duz, metallar və s. Belə cisimlər adlanır kristallar. Bərk cisimlərin molekulları və ya atomları müəyyən bir nöqtə ətrafında titrəyir və ondan uzaqlaşa bilmirlər. Buna görə də bərk cisim təkcə öz həcmini deyil, həm də formasını saxlayır.

Çünki t molekulların hərəkət sürəti ilə əlaqələndirilir, onda cisimləri təşkil edən molekulların xaotik hərəkəti deyilir. istilik hərəkəti. İstilik hərəkəti mexaniki hərəkətdən onunla fərqlənir ki, o, çoxlu molekulları əhatə edir və hər biri təsadüfi hərəkət edir.

Brown hərəkəti - bu, ətraf mühit molekullarının təsirinin təsiri altında meydana gələn maye və ya qazda asılı olan kiçik hissəciklərin təsadüfi hərəkətidir. İlk dəfə 1827-ci ildə ingilis botanik R.Braun tərəfindən kəşf edilmiş və tədqiq edilmişdir yüksək böyüdücü altında görünən suda polen hərəkəti kimi. Brownian hərəkəti dayanmır.

Bir maddənin molekullarının digərinin molekulları arasında qarşılıqlı nüfuz etməsi hadisəsinə deyilir. diffuziya.

Maddənin molekulları arasında qarşılıqlı cazibə var. Eyni zamanda, maddənin molekulları arasında itələmə var.

Molekulların ölçüsü ilə müqayisə edilə bilən məsafələrdə cazibə daha nəzərə çarpan olur və daha da yaxınlaşdıqda itələmə daha nəzərə çarpır.

Bilet No 10. İstilik tarazlığı. Temperatur. Temperaturun ölçülməsi. Temperatur və xaotik hissəciklərin hərəkət sürəti arasında əlaqə

Əgər diatermik arakəsmə vasitəsilə təmasda olduqda hər iki sistemin dövlət parametrləri dəyişməzsə, iki sistem istilik tarazlığı vəziyyətindədir. Diatermik arakəsmə sistemlərin istilik qarşılıqlı təsirinə heç bir şəkildə müdaxilə etmir. Termal təmas meydana gəldikdə, iki sistem istilik tarazlığı vəziyyətinə çatır.

Temperatur, termodinamik tarazlıq vəziyyətində olan bir sərbəstlik dərəcəsi üçün makroskopik sistemin hissəciklərinin orta kinetik enerjisini təxminən xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir.

Temperatur bədənin qızma dərəcəsini xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir.

Temperatur termometrlərdən istifadə edərək ölçülür. Əsas temperatur vahidləri Selsi, Farenheit və Kelvindir.

Termometr şərti olaraq istinad nöqtələri kimi seçilmiş və ölçmə şkalasının qurulmasına imkan verən istinad dəyərləri ilə müqayisə edərək müəyyən bir cismin temperaturunu ölçmək üçün istifadə olunan bir cihazdır. Üstəlik, müxtəlif termometrlər temperatur və temperaturdan xətti asılı hesab edilə bilən cihazın bəzi müşahidə olunan xüsusiyyəti arasında fərqli əlaqələrdən istifadə edirlər.

Temperatur artdıqca hissəciklərin hərəkətinin orta sürəti artır.

Temperatur azaldıqca hissəciklərin orta hərəkət sürəti azalır.

Bilet nömrəsi 11. Daxili enerji. İş və istilik ötürülməsi bədənin daxili enerjisini dəyişdirmə üsulları kimi. İstilik proseslərində enerjinin saxlanması qanunu

Cismi təşkil edən hissəciklərin hərəkət və qarşılıqlı təsir enerjisi deyilir bədənin daxili enerjisi.

Cismin daxili enerjisi nə bədənin mexaniki hərəkətindən, nə də bu cismin digər cisimlərə nisbətən mövqeyindən asılı deyil.

Bədənin daxili enerjisi iki yolla dəyişdirilə bilər: mexaniki iş yerinə yetirməklə və ya istilik köçürməklə.

istilikötürmə.

Temperatur yüksəldikcə bədənin daxili enerjisi artır. Temperatur azaldıqca bədənin daxili enerjisi azalır. Cismin üzərində iş görüldükdə onun daxili enerjisi artır.

Mexanik və daxili enerji bir bədəndən digərinə keçə bilər.

Bu nəticə bütün istilik prosesləri üçün etibarlıdır. İstilik ötürülməsi zamanı, məsələn, daha çox qızdırılan bədən enerji verir, daha az qızdırılan bədən isə enerji alır.

Enerji bir bədəndən digərinə keçdikdə və ya bir növ enerji digərinə çevrildikdə, enerji xilas oldu .

Cismlər arasında istilik mübadiləsi baş verərsə, soyuducu cisimlərin daxili enerjisi azaldıqca bütün qızdırıcı cisimlərin daxili enerjisi də o qədər artır.

BiletNo 12. İstilik ötürmə növləri: istilik keçiriciliyi, konveksiya, radiasiya. Təbiətdə və texnologiyada istilik ötürülməsi nümunələri

Bədəndə və ya bədənin özündə iş görmədən daxili enerjinin dəyişdirilməsi prosesi deyilir istilikötürmə.

İstilik hərəkəti və hissəciklərin qarşılıqlı təsiri nəticəsində bədənin daha çox qızdırılan hissələrindən daha az qızdırılan hissələrə enerjinin ötürülməsinə deyilir. istilikkeçirmə.

At konveksiya enerji qaz və ya maye reaktivlərin özləri tərəfindən ötürülür.

Radiasiya - radiasiya ilə istiliyin ötürülməsi prosesi.

Radiasiya ilə enerji ötürülməsi digər istilik köçürmə növlərindən fərqlənir ki, o, tam vakuumda həyata keçirilə bilər.

Təbiətdə və texnologiyada istilik ötürmə nümunələri:

Küləklər. Atmosferdəki bütün küləklər nəhəng miqyaslı konveksiya axınlarıdır.

Konveksiya, məsələn, dənizlərin sahillərində yaranan külək mehlərini izah edir. Yay günlərində quru günəş tərəfindən sudan daha tez qızdırılır, buna görə də quru üzərindəki hava suyun üstündən daha çox qızır, sıxlığı azalır və təzyiq dənizin üstündəki soyuq havanın təzyiqindən daha az olur. Nəticədə, əlaqə quran gəmilərdə olduğu kimi, aşağıda dənizdən gələn soyuq hava sahilə doğru hərəkət edir - külək əsir. Bu gündüz küləyidir. Gecələr su qurudan daha yavaş soyuyur və qurudakı hava suyun üstündən daha soyuq olur. Gecə küləyi əmələ gəlir - soyuq havanın qurudan dənizə hərəkəti.

Dartma. Bilirik ki, təmiz hava olmadan yanacağın yanması mümkün deyil. Yanğın qutusuna, sobaya və ya samovarın borusuna hava daxil olmazsa, yanacağın yanması dayanacaq. Adətən təbii hava axınından istifadə edirlər - qaralama. Yanğın qutusunun üstündə bir layihə yaratmaq üçün, məsələn, fabriklərin, zavodların, elektrik stansiyalarının qazan qurğularında bir boru quraşdırılmışdır. Yanacaq yandıqda içindəki hava qızdırılır. Bu o deməkdir ki, yanğın qutusundakı və borudakı hava təzyiqi xarici havanın təzyiqindən daha az olur. Təzyiq fərqinə görə soyuq hava yanğın qutusuna daxil olur və isti hava yuxarı qalxır - bir qaralama meydana gəlir.

Yanğın qutusunun üstündə tikilmiş boru nə qədər yüksəkdirsə, xarici hava ilə borudakı hava arasındakı təzyiq fərqi bir o qədər böyükdür. Buna görə də boru hündürlüyünün artması ilə itələmə artır.

Yaşayış binalarının isitilməsi və soyudulması. Yer kürəsinin mülayim və soyuq zonalarında yerləşən ölkələrin sakinləri evlərini qızdırmağa məcburdurlar. Tropik və subtropik zonalarda yerləşən ölkələrdə, hətta yanvar ayında havanın temperaturu + 20 və +30 o C-ə çatır. Burada otaqlarda havanı sərinləşdirən cihazlardan istifadə edirlər. Daxili havanın həm istiləşməsi, həm də soyudulması konveksiyaya əsaslanır.

Təbii konveksiyanın baş verməsi üçün soyutma cihazlarını yuxarı, tavana yaxın yerləşdirmək məsləhətdir. Axı, soyuq hava isti havadan daha böyük bir sıxlığa malikdir və buna görə də batacaq.

İstilik cihazları aşağıda yerləşir. Bir çox müasir böyük evlərdə su isitmə sistemi var. İçindəki suyun dövranı və otaqda havanın istiləşməsi konveksiya hesabına baş verir.

Binanın istiləşməsi üçün qurğu binanın özündə yerləşirsə, suyun qızdırıldığı zirzəmidə qazan quraşdırılır. Qazandan uzanan şaquli bir boru isti suyu adətən evin çardaqında yerləşdirilən bir tanka aparır. Tankdan paylayıcı borular sistemi həyata keçirilir, onun vasitəsilə su bütün mərtəbələrdə quraşdırılmış radiatorlara keçir, onlara öz istiliyini verir və yenidən qızdırıldığı qazana qayıdır. Suyun təbii dövranı belə baş verir - konveksiya.

Cismin hərəkət hallarının zamanla təkrarlandığı, cismin bir-birinin ardınca əks istiqamətlərdə sabit tarazlıq vəziyyətindən keçdiyi hərəkətə mexaniki salınımlı hərəkət deyilir.

Əgər cismin hərəkət halları müəyyən fasilələrlə təkrarlanırsa, onda salınımlar dövri olur. Tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxanda salınımların yarandığı və mövcud olduğu fiziki sistemə (bədən) salınım sistemi deyilir.

Sistemdə salınan proses həm xarici, həm də daxili qüvvələrin təsiri altında baş verə bilər.

Yalnız daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslərə sərbəst deyilir.

Sistemdə sərbəst salınımların baş verməsi üçün aşağıdakılar lazımdır:

1. Sistemin sabit tarazlıq vəziyyətinin olması.Beləliklə, Şəkil 13.1, a-da göstərilən sistemdə sərbəst rəqslər baş verəcək; b və c hallarda onlar yaranmayacaq.
2. Sabit tarazlıq vəziyyətində olan enerji ilə müqayisədə maddi nöqtədə artıq mexaniki enerjinin olması. Beləliklə, sistemdə (Şəkil 13.1, a) məsələn, bədəni tarazlıq vəziyyətindən çıxarmaq lazımdır: yəni. artıq potensial enerjini bildirin.
3. Maddi bir nöqtəyə bərpaedici qüvvənin hərəkəti, yəni. qüvvə həmişə tarazlıq mövqeyinə yönəldilir. Şəkildə göstərilən sistemdə. 13.1, a, bərpaedici qüvvə nəticədə yaranan cazibə qüvvəsi və dəstəyin normal reaksiya qüvvəsidir \(\vec N\).
4. İdeal salınım sistemlərində sürtünmə qüvvələri yoxdur və nəticədə yaranan rəqslər uzun müddət davam edə bilər. Real şəraitdə vibrasiya müqavimət qüvvələrinin iştirakı ilə baş verir. Bir rəqsin yaranması və davam etməsi üçün maddi nöqtənin sabit tarazlıq mövqeyindən yerdəyişməsi zamanı aldığı artıq enerji bu vəziyyətə qayıtdıqda müqaviməti dəf etməyə tam xərclənməməlidir.

Ədəbiyyat

Aksenoviç L. A. Orta məktəbdə fizika: Nəzəriyyə. Tapşırıqlar. Testlər: Dərslik. ümumi təhsil verən müəssisələr üçün müavinət. mühitlər, təhsil. - səh.367-368.

TƏrif

Salınım hərəkəti- bu, bədənin dəfələrlə və müxtəlif istiqamətlərdə bir mövqedən keçdiyi, eyni vaxtda və ya təxminən eyni vaxtda təkrarlanan bir hərəkətdir.

Tərcümə və fırlanma hərəkəti ilə birlikdə salınım hərəkəti növlərdən biridir.

Tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxanda rəqslərin baş verdiyi fiziki sistemə (və ya bədənə) salınım sistemi deyilir. Şəkil 1-də salınan sistemlərin nümunələri göstərilir: a) sap + top + Yer; b) yük + yay; c) uzanan sim.

Şəkil 1. Salınım sistemlərinə nümunələr: a) sap + top + Yer; b) yük + yay; c) uzanan sim

Əgər salınım sistemində hərəkətlə bağlı itkilər yoxdursa, onda salınımlar qeyri-müəyyən müddətə davam edəcək. Belə salınım sistemləri ideal adlanır. Həqiqi salınım sistemlərində həmişə müqavimət qüvvələrinin yaratdığı enerji itkiləri olur, bunun nəticəsində salınımlar sonsuza qədər davam edə bilməz, yəni. sönürlər.

Sərbəst titrəyişlər daxili qüvvələrin təsiri altında sistemdə baş verən vibrasiyalardır. – xarici dövri qüvvənin təsiri altında sistemdə baş verən rəqslər.

Sistemdə sərbəst rəqslərin baş verməsi şərtləri

• sistem sabit vəziyyətdə olmalıdır: sistem tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxdıqda, sistemi tarazlıq vəziyyətinə qaytarmağa meylli bir qüvvə yaranmalıdır - bərpa;
• tarazlıq vəziyyətində olan enerjisi ilə müqayisədə sistemdə artıq mexaniki enerjinin olması;
• tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxdıqda sistemin əldə etdiyi artıqlıq, tarazlıq vəziyyətinə qayıtdıqda sürtünmə qüvvələrinin öhdəsindən gəlməyə tamamilə sərf edilməməlidir, yəni. sistemdə kifayət qədər kiçik olmalıdır.

Problemin həlli nümunələri

NÜMUNƏ 1

NÜMUNƏ 2