Studujeme kyvadlo - frekvenci oscilace

Parametry oscilačních procesů jsou dobře známé fyzikální pojmy - amplituda a perioda. V tomto případě se oscilace chápou jako proces změny fyzické veličiny, který se opakuje opakovaně podle pravidelného zákona v blízkosti své střední nebo nulové hodnoty. Předpokládejme, že tento zákon má sinusový charakter. Takže, je-li funkce F (x) tohoto procesu je dána typem F (x) = K * sin (x), máme právě takový oscilační funkci, která pamatovat, nahoru a dolů, nahoru a dolů ...

Předpokládejme graf uvedeného funkci v zásadě libovolnou hodnotu na ose Y označených y1, a pohybující se podél osy X, Y 2 najít další bod s hodnotou y1. Nyní, pokud osy X, od bodu v2, odložit interval rovnající se T = (y2 - y1), dostaneme bod V3, a to se bude rovnat Y1 a Y2. Tvar grafu mezi těmito body přesně opakovat na všech následujících segmentech rovná T. Proto jsme našli parametr T pro proces popsaný vzorcem F (x) = K * sin (x), která má pozoruhodnou vlastnost, že se mění v argumentu X T vede ke změně funkce F (x) v celém rozsahu jejích hodnot. Jelikož změny podél osy X jsou časově neomezené, jinými slovy počet cyklů T je nekonečně velký, pak máme cyklický, tj. opakovaná změna funkce. Délka cyklu T je volána období fluktuace a měření v sekundách. Ale ve strojírenství je častější používat jednotku měření, která se nazývá kmitočet oscilací, označovaná jako f a vypočtená f = 1 / T, a její měrná jednotka se nazývá hertz (Hz). Frekvence 1 Hz je jedna oscilace za sekundu.

Jsme obklopeni "oslabeným" světem. Oscilace - to jsou zvuky, elektrický proud v drátech, vibrační mechanismy, světlo, příliv a odliv, rotace planet a hellip - nepočítáme čísla, tato vibrace. Všichni mají spíše konvenční hranice jejich frekvencí, říkají "jejich vlastní rozsah oscilací". Například, oscilační kmitočet slyšitelného zvuku frekvencí osobu - od 16 Hz do 20 kHz (1 kHz = 1000 Hz), řady frekvence zvuků hovorová řeč je uzavřena v mezích 100 - 4000 Hz. Je všeobecně známo, že ne všichni lidé slyší celou řadu zvuků - pro 12-15 kHz je již limit slyšitelnosti. Tato technika využívá ultrazvukové vibrace 100, 200 kHz a vyšší. Podrobnosti o mechanismech mohou také kolísat v širokém rozsahu frekvencí - jak v Hz, tak v desítkách kHz. Ale nejširší rozsah má elektromagnetické oscilace - od frakcí až po tisíce miliónů Hz. V tomto globálním spektru je oblast světlých vln velmi malá, ale jsou vnímána našimi orgány zraku. Různá četnost kmitání v spektru světelných vln určuje barvu viditelného světla - od červené až po fialovou.

Vrátíme se však do "našich vlastních kruhů". Velmi často je vhodné používat několik modifikovaných měrných jednotek. Takové umělé zařízení umožňuje zjednodušit mnoho vzorců a zviditelnit je. A to je vzhledem k tomu, že sinusové oscilace funkce naznačuje možnost použití proměnných v jednotkách měření úhlů - radiánech nebo stupních. Ale ve stejné době, ve výpočtu „husí kůži“ konstantní 2pi-, která spolu s frekvencí nalezené v mnoha matematických výrazů. Pak se rozhodli představit modifikovanou frekvenční jednotku a nazvali ji "cyklickou frekvencí kmitů". Podstatou této jednotky je, že pro ni je frekvence určována počtem kmitů v čase 2 * pi-sekundy, tj. 6.28 sec. Cyklická frekvence se vypočte podle vzorce omega- = 2 * pi- * f. Členství v cyklické frekvenci je vyjádřeno jednotkou měření - radián za sekundu.

Oscilační systém má několik parametrů charakterizujících jeho individualitu. Vezměte naše staré, kyvné kyvadlo a mírně slavnostně jej přiveďte do stavu oscilačního procesu - klíšťata, klíšťata. Chcete-li to provést, stačí ji jednou zatlačit a nechat to na pokoji. Co uvidíme? Kyvadlo se pohybuje dostatečně dlouho bez dodatečného použití síly a jeho kmitočet se nemění, a amplituda se postupně snižuje, protože třecí síly v samotném zařízení. Takové oscilace, když po inicializačním impulsu je pohyb kyvadla nebo jakéhokoli jiného oscilačního systému určován pouze jeho parametry, jsou nazývány správnými. Budeme-li předpokládat, že ve stejnou dobu zastavení síly jsou rovny nule, a to je velmi jednoduchá - vše v našich rukou, jako kyvadlo, se nazývá matematický, bude oscilovat navždy, a doba oscilace lze vypočítat ze známého, který se již stal klasický vzorec - C = 2 * * * pi- * radic-l / g.

Ze své analýzy lze vyvodit důležitý závěr: přirozená frekvence kmitání kyvadla je určena pouze vnitřními parametry systému - délkou vlákna a velikostí zrychlení gravitační síly.