Ka lloje të ndryshme lëkundjesh në fizikë, të karakterizuara nga parametra të caktuar. Merrni parasysh dallimet e tyre kryesore, klasifikimin sipas faktorëve të ndryshëm.
Përkufizime bazë
Nën luhatje nënkuptohet një proces në të cilin në intervale të rregullta karakteristikat kryesore të lëvizjes kanë të njëjtat vlera.
Lëkundjet periodike janë ato në të cilat vlerat e sasive bazë përsëriten në intervale të rregullta (periudha e lëkundjeve).
Llojet e proceseve osciluese
Le të shqyrtojmë llojet kryesore të lëkundjeve që ekzistojnë në fizikën themelore.
Vibrimet e lira janë ato që ndodhin në një sistem që nuk i nënshtrohet ndikimeve të ndryshueshme të jashtme pas goditjes fillestare.
Një shembull i lëkundjes së lirë është një lavjerrës matematik.
Ato lloje dridhjesh mekanike që ndodhin në sistem nën veprimin e një force të ndryshueshme të jashtme.
Veçoritë e klasifikimit
Për nga natyra fizike, dallohen llojet e mëposhtme të lëvizjeve osciluese:
- mekanike;
- termike;
- elektromagnetike;
- të përziera.
Sipas opsionit të ndërveprimit me mjedisin
Llojet e luhatjeve në ndërveprim me mjedisin ndahen në disa grupe.
Lëkundjet e detyruara shfaqen në sistem nën veprimin e një veprimi periodik të jashtëm. Si shembuj të këtij lloj lëkundjeje, mund të konsiderojmë lëvizjen e duarve, gjetheve në pemë.
Për lëkundjet harmonike të detyruara, mund të shfaqet një rezonancë, në të cilën, me vlera të barabarta të frekuencës së ndikimit të jashtëm dhe oshilatorit, me një rritje të mprehtë të amplitudës.
Vibrimet vetanake në sistem nën ndikimin e forcave të brendshme pasi ai del nga ekuilibri. Varianti më i thjeshtë i dridhjeve të lira është lëvizja e një ngarkese që është e varur në një fije ose e lidhur me një susta.
Vetë-lëkundjet janë lloje në të cilat sistemi ka një sasi të caktuar të energjisë potenciale të përdorur për të bërë lëkundje. Karakteristika e tyre dalluese është fakti se amplituda karakterizohet nga vetitë e vetë sistemit dhe jo nga kushtet fillestare.
Për luhatje të rastësishme, ngarkesa e jashtme ka një vlerë të rastësishme.
Parametrat bazë të lëvizjeve osciluese
Të gjitha mënyrat e dridhjeve kanë karakteristika të caktuara që duhen përmendur veçmas.
Amplituda është devijimi maksimal nga pozicioni i ekuilibrit, devijimi i një vlere luhatëse, ajo matet në metra.
Periudha është koha e një lëvizjeje të plotëqë përsërit karakteristikat e sistemit, llogaritet në sekonda.
Frekuenca përcaktohet nga numri i lëkundjeve për njësi të kohës, është në përpjesëtim të zhdrejtë me periudhën e lëkundjes.
Faza e lëkundjes karakterizon gjendjen e sistemit.
Karakteristikë e lëkundjeve harmonike
Lloje të tilla lëkundjesh ndodhin sipas ligjit të kosinusit ose sinusit. Fourier arriti të përcaktojë se çdo lëkundje periodike mund të përfaqësohet si një shumë e ndryshimeve harmonike duke zgjeruar një funksion të caktuar në një seri Furier.
Si shembull, merrni parasysh një lavjerrës me një periudhë të caktuar dhe frekuencë ciklike.
Çfarë i karakterizon këto lloj luhatjesh? Fizika e konsideron lavjerrësin matematikor si një sistem të idealizuar, i cili përbëhet nga një pikë materiale, e cila është e varur në një fije të pazgjatshme pa peshë, lëkundet nën ndikimin e gravitetit.
Llojet e tilla vibrimesh kanë një sasi të caktuar energjie, ato janë të zakonshme në natyrë dhe teknologji.
Me lëvizje të zgjatur lëkundëse, koordinata e qendrës së saj të masës ndryshon, dhe me rrymën alternative, vlera e rrymës dhe tensionit në qark ndryshon.
Ka lloje të ndryshme lëkundjesh harmonike nga natyra fizike: elektromagnetike, mekanike, etj.
Lundja e një automjeti që lëviz në një rrugë të ashpër vepron si një lëkundje e detyruar.
Dallimet kryesore midis të detyruar dhe të lirëluhatjet
Këto lloje të lëkundjeve elektromagnetike ndryshojnë në karakteristikat fizike. Prania e rezistencës mesatare dhe forcave të fërkimit çojnë në amortizimin e lëkundjeve të lira. Në rastin e lëkundjeve të detyruara, humbjet e energjisë kompensohen nga furnizimi i saj shtesë nga një burim i jashtëm.
Periudha e një lavjerrës pranveror lidh masën e trupit dhe ngurtësinë e sustës. Në rastin e një lavjerrës matematikor, varet nga gjatësia e fillit.
Me një periudhë të njohur, ju mund të llogarisni frekuencën natyrore të sistemit oscilues.
Në teknologji dhe natyrë, ka luhatje me vlera të ndryshme frekuence. Për shembull, lavjerrësi që lëkundet në Katedralen e Shën Isakut në Shën Petersburg ka një frekuencë prej 0,05 Hz, ndërsa për atomet është disa milionë megaherz.
Pas një periudhe të caktuar kohe, vërehet amortizimi i lëkundjeve të lira. Kjo është arsyeja pse lëkundjet e detyruara përdoren në praktikën reale. Ata janë në kërkesë në një shumëllojshmëri të makinave të dridhjeve. Çekiçi vibrues është një makinë dridhjeje që është projektuar për futjen e tubave, shtyllave dhe strukturave të tjera metalike në tokë.
Lëkundjet elektromagnetike
Karakterizimi i mënyrave të lëkundjes përfshin analizën e parametrave kryesorë fizikë: ngarkesa, tensioni, forca e rrymës. Si një sistem elementar, i cili përdoret për të vëzhguar lëkundjet elektromagnetike, është një qark oscilues. Ai formohet duke lidhur një spirale dhe një kondensator në seri.
Kur qarku është i mbyllur, elektromagnetik i lirëluhatjet që lidhen me ndryshimet periodike në ngarkesën elektrike në kondensator dhe rrymën në spirale.
Janë të lira për faktin se kur kryhen nuk ka ndikim të jashtëm, por përdoret vetëm energjia e ruajtur në vetë qark.
Nëse e konsiderojmë rezistencën e spirales si zero dhe periudhën e lëkundjes e marrim si T, mund të konsiderojmë një lëkundje të plotë të bërë nga sistemi.
Në mungesë të ndikimit të jashtëm, pas një periudhe të caktuar kohe, vërehet amortizimi i lëkundjes elektromagnetike. Arsyeja e këtij fenomeni do të jetë shkarkimi gradual i kondensatorit, si dhe rezistenca që ka në të vërtetë spiralja.
Kjo është arsyeja pse luhatjet e amortizuara ndodhin në një qark real. Ulja e ngarkesës në kondensator çon në një ulje të vlerës së energjisë në krahasim me vlerën e saj origjinale. Gradualisht, ai do të çlirohet si nxehtësi në telat dhe bobinën lidhëse, kondensatori do të shkarkohet plotësisht dhe lëkundjet elektromagnetike do të plotësohen.
Rëndësia e luhatjeve në shkencë dhe teknologji
Çdo lëvizje që ka një shkallë të caktuar përsëritjeje janë lëkundje. Për shembull, një lavjerrës matematikor karakterizohet nga një devijim sistematik në të dy drejtimet nga pozicioni origjinal vertikal.
Për një lavjerrës pranveror, një lëvizje e plotë korrespondon me lëvizjen e tij lart e poshtë nga pozicioni fillestar.
Në një qark elektrik që ka kapacitet dhe induktivitet, ka një përsëritje të ngarkesës nëpllaka kondensatorësh. Cili është shkaku i lëvizjeve osciluese? Lavjerrësi funksionon për faktin se graviteti e bën atë të kthehet në pozicionin e tij origjinal. Në rastin e një modeli susta, një funksion i ngjashëm kryhet nga forca elastike e sustës. Duke kaluar pozicionin e ekuilibrit, ngarkesa ka një shpejtësi të caktuar, prandaj, me inerci, ajo lëviz përtej gjendjes mesatare.
Lëkundjet elektrike mund të shpjegohen me ndryshimin potencial që ekziston midis pllakave të një kondensatori të ngarkuar. Edhe kur shkarkohet plotësisht, rryma nuk zhduket, ajo rikarikohet.
Teknologjia moderne përdor luhatje që ndryshojnë ndjeshëm në natyrën e tyre, shkallën e përsëritjes, natyrën dhe gjithashtu "mekanizmin" e paraqitjes.
Vibrimet mekanike bëhen nga telat e instrumenteve muzikore, valët e detit, një lavjerrës. Luhatjet kimike që lidhen me një ndryshim në përqendrimin e reaktantëve merren parasysh gjatë kryerjes së ndërveprimeve të ndryshme.
Lëkundjet elektromagnetike lejojnë krijimin e pajisjeve të ndryshme teknike, si telefonat, pajisjet mjekësore me ultratinguj.
Luhatjet e shkëlqimit të Cefeidëve janë me interes të veçantë në astrofizikë dhe shkencëtarë nga vende të ndryshme po i studiojnë ato.
Përfundim
Të gjitha llojet e lëkundjeve janë të lidhura ngushtë me një numër të madh procesesh teknike dhe fenomenesh fizike. Rëndësia e tyre praktike është e madhe në ndërtimin e avionëve, ndërtimin e anijeve, ndërtimin e komplekseve të banimit, inxhinierinë elektrike, radio-elektronikën, mjekësinë dhe shkencën themelore. Një shembull i një procesi tipik oscilues nëfiziologjia favorizon lëvizjen e muskujve të zemrës. Dridhjet mekanike gjenden në kiminë organike dhe inorganike, meteorologjinë dhe shumë shkenca të tjera natyrore.
Studimet e para të lavjerrësit matematikor u kryen në shekullin e shtatëmbëdhjetë, dhe nga fundi i shekullit të nëntëmbëdhjetë, shkencëtarët ishin në gjendje të përcaktonin natyrën e lëkundjeve elektromagnetike. Shkencëtari rus Aleksandër Popov, i cili konsiderohet si "babai" i komunikimeve radiofonike, i kreu eksperimentet e tij pikërisht në bazë të teorisë së lëkundjeve elektromagnetike, rezultatet e kërkimeve të Thomson, Huygens dhe Rayleigh. Ai arriti të gjente një aplikim praktik për lëkundjet elektromagnetike, për t'i përdorur ato për të transmetuar një sinjal radio në një distancë të gjatë.
Akademik P. N. Lebedev për shumë vite kreu eksperimente në lidhje me prodhimin e lëkundjeve elektromagnetike me frekuencë të lartë duke përdorur fusha elektrike alternative. Falë eksperimenteve të shumta që lidhen me lloje të ndryshme dridhjesh, shkencëtarët kanë arritur të gjejnë zona për përdorimin optimal të tyre në shkencën dhe teknologjinë moderne.
