Gündəlik həyatda insan daim salınan hərəkətin təzahürləri ilə qarşılaşır. Bu, saatda sarkacın yelləncəyi, avtomobil yaylarının və bütün avtomobilin titrəməsidir. Hətta zəlzələ də yer qabığının titrəyişlərindən başqa bir şey deyil. Hündürmərtəbəli binalar da güclü küləyin təsirindən yellənir. Gəlin fizikanın bu hadisəni necə izah etdiyini anlamağa çalışaq.
Sarkaç salınan sistem kimi
Rəsmə hərəkətinin ən bariz nümunəsi divar saatı sarkaçıdır. Sarkacın soldakı ən yüksək nöqtədən sağdakı ən yüksək nöqtəyə keçməsi onun tam fırlanması adlanır. Belə tam rəqslərdən birinin dövrü perimetr adlanır. Salınım tezliyi saniyədə salınanların sayıdır.
Tərəqqiləri öyrənmək üçün sadə sap sarkaçından istifadə olunur ki, bu da kiçik metal topun sapa asılması ilə hazırlanır. Təsəvvür etsək ki, top maddi nöqtədir və ipin mütləq kütləsi yoxdurçeviklik və sürtünmə olmaması, nəzəri, sözdə riyazi sarkaç əldə edirsiniz.
Belə "ideal" sarkacın salınma müddəti düsturla hesablana bilər:
T=2π √ l / g, burada l sarkacın uzunluğu, g sərbəst düşmə sürətidir.
Düstur göstərir ki, sarkacın salınma müddəti onun kütləsindən asılı deyil və tarazlıq vəziyyətindən yayınma bucağını nəzərə almır.
Enerjinin çevrilməsi
Sürtünmə və müqavimət qüvvələri olmasa, müəyyən müddət ərzində hətta sonsuza qədər təkrarlanan sarkaç hərəkətlərinin mexanizmi nədir, bunun öhdəsindən gəlmək üçün müəyyən iş lazımdır?
Sarkaç ona verilən enerji səbəbindən salınmağa başlayır. Sarkac şaquli vəziyyətdən götürüldüyü anda ona müəyyən miqdarda potensial enerji veririk. Sarkaç yuxarı nöqtəsindən başlanğıc vəziyyətinə keçdikdə, potensial enerji kinetik enerjiyə çevrilir. Bu vəziyyətdə sarkacın sürəti ən böyük olacaq, çünki sürətləndirici qüvvə azalır. Başlanğıc vəziyyətdə sarkacın sürəti ən böyük olduğuna görə dayanmır, ancaq ətalətlə bir dairənin qövsü boyunca endiyi ilə eyni hündürlüyə qədər irəliləyir. Salınma hərəkəti zamanı enerji potensialdan kinetikə belə çevrilir.
Sarkacın hündürlüyü onun enmə hündürlüyünə bərabərdir. Qalileo bu qənaətə sonradan onun adını daşıyan sarkaçla təcrübə apararkən gəlib.
Sarkacın yellənməsi enerjinin saxlanması qanununun danılmaz nümunəsidir. Və onlara harmonik vibrasiya deyilir.
Sinus dalğası və faza
Harmonik salınım hərəkəti nədir. Belə bir hərəkətin prinsipini görmək üçün aşağıdakı təcrübəni keçirə bilərsiniz. Çarpaz çubuğuna qum ilə bir huni asırıq. Bunun altına bir vərəq qoyduq, huninin dalğalanmalarına perpendikulyar olaraq dəyişdirilə bilər. Huni hərəkətə gətirdikdən sonra kağızı dəyişdiririk.
Nəticə qumda yazılmış dalğavari xəttdir - sinusoid. Sinus qanununa uyğun olaraq baş verən bu rəqslərə sinusoidal və ya harmonik deyilir. Bu cür dalğalanmalarla hərəkəti xarakterizə edən istənilən kəmiyyət sinus və ya kosinus qanununa uyğun olaraq dəyişəcək.
Kartonda əmələ gələn sinusoidi tədqiq etdikdən sonra qeyd etmək olar ki, qum müxtəlif qalınlıqdakı müxtəlif hissələrdə qum təbəqəsidir: sinusoidin yuxarısında və ya çuxurunda ən sıx şəkildə yığılmışdır. Bu onu göstərir ki, bu nöqtələrdə sarkacın hərəkətini tərsinə çevirdiyi nöqtələrdə sarkacın sürəti ən kiçik, daha doğrusu sıfır olmuşdur.
Faza anlayışı rəqslərin öyrənilməsində böyük rol oynayır. Rus dilinə tərcümədə bu söz "təzahür" deməkdir. Fizikada faza dövri prosesin spesifik mərhələsidir, yəni sinusoiddə sarkacın hazırda yerləşdiyi yerdir.
Tərəddüdlər boşdur
Əgər salınım sisteminə hərəkət verilirsə və sonra dayandırılırsahər hansı bir qüvvə və enerjinin təsiri, onda belə bir sistemin rəqsləri sərbəst adlanacaqdır. Özünə qalan sarkacın salınımları tədricən sönməyə başlayacaq, amplituda azalacaq. Sarkacın hərəkəti təkcə dəyişkən deyil (aşağıda daha sürətli və yuxarıda daha yavaş), həm də eyni dərəcədə dəyişkən deyil.
Harmonik rəqslərdə sarkacın sürətlənməsini təmin edən qüvvə tarazlıq nöqtəsindən kənarlaşma miqdarının azalması ilə zəifləyir. Qüvvət və əyilmə məsafəsi arasında mütənasib bir əlaqə var. Buna görə də, tarazlıq nöqtəsindən yayınma bucağı on dərəcədən çox olmayan bu cür titrəmələr harmonik adlanır.
Məcburi hərəkət və rezonans
Mühəndislikdə praktiki tətbiq üçün titrəmələrin çürüməsinə icazə verilmir və salınan sistemə xarici qüvvə verilir. Salınım hərəkəti xarici təsir altında baş verərsə, buna məcbur deyilir. Məcburi salınımlar xarici təsirin onları təyin etdiyi tezlikdə baş verir. Təsir edən xarici qüvvənin tezliyi sarkacın təbii salınımlarının tezliyi ilə üst-üstə düşə bilər və ya üst-üstə düşməyə bilər. Üst-üstə düşən zaman salınımların amplitudası artır. Belə artıma misal olaraq, hərəkət zamanı onlara öz hərəkətlərinin döyüntüsünə dəyən sürətlənmə versəniz, daha yüksəklərə qalxan yelləncəkdir.
Fizikada bu fenomen rezonans adlanır və praktik tətbiqlər üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Məsələn, radio qəbuledicisini istədiyiniz dalğaya sazlayarkən o, müvafiq radiostansiya ilə rezonansa gətirilir. Rezonans fenomeni də mənfi nəticələrə malikdir,binaların və körpülərin dağılmasına gətirib çıxarır.
Özünü təmin edən sistemlər
Məcburi və sərbəst vibrasiyalardan başqa, öz-özünə salınımlar da var. Dəyişən qüvvəyə deyil, sabit qüvvəyə məruz qaldıqda onlar salınan sistemin özünün tezliyi ilə baş verir. Öz-özünə salınmalara misal olaraq, yayı açmaq və ya yükü az altmaqla təmin edilən və saxlanılan sarkacın hərəkəti saatdır. Skripka çalarkən simlərin təbii vibrasiyası yayın təsirindən yaranan qüvvə ilə üst-üstə düşür və müəyyən tonallıq səsi yaranır.
Rəsmə sistemləri müxtəlifdir və onlarda baş verən proseslərin praktiki təcrübələrdə öyrənilməsi maraqlı və informativdir. Gündəlik həyatda, elmdə və texnologiyada salınan hərəkətin praktiki tətbiqi müxtəlifdir və əvəzolunmazdır: yelləncəklərdən tutmuş raket mühərriklərinin istehsalına qədər.
