მთარგმნელობით და ბრუნვით მოძრაობასთან ერთად, რხევითი მოძრაობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მაკრო- და მიკროსამყაროში.
არის ქაოტური და პერიოდული რხევები. პერიოდული რხევები ხასიათდება იმით, რომ დროის გარკვეულ თანაბარ ინტერვალებში რხევადი სისტემა გადის იმავე პოზიციებზე. ამის მაგალითია ადამიანის კარდიოგრამა, რომელიც წარმოადგენს გულის ელექტრული სიგნალების რყევების ჩანაწერს (სურ. 2.1). კარდიოგრამაზე შეიძლება განვასხვავოთ რხევის პერიოდიიმათ. დრო თერთი სრული ვიბრაცია. მაგრამ პერიოდულობა არ არის რხევების ექსკლუზიური თვისება; წონასწორული პოზიციის არსებობა მექანიკური რხევითი მოძრაობის მახასიათებელია, ხოლო ბრუნვას ახასიათებს ეგრეთ წოდებული ინდიფერენტული წონასწორობა (კარგად დაბალანსებული ბორბალი ან სათამაშო რულეტკა, დატრიალებისას, ჩერდება ნებისმიერ პოზიციაზე თანაბარი ალბათობით). წონასწორობის პოზიციის გარდა ნებისმიერ მდგომარეობაში მექანიკური ვიბრაციების დროს ჩნდება ძალა, რომელიც მიდრეკილია დააბრუნოს რხევითი სისტემა საწყის მდგომარეობაში, ე.ი. ძალის აღდგენაყოველთვის მიმართულია წონასწორობის პოზიციისკენ. სამივე ნიშნის არსებობა განასხვავებს მექანიკურ ვიბრაციას სხვა სახის მოძრაობისგან.
ბრინჯი. 2.1.
განვიხილოთ მექანიკური ვიბრაციების კონკრეტული მაგალითები.
ფოლადის სახაზავის ერთი ბოლო დავამაგროთ ვიცეში, მეორე კი თავისუფალი გადავწიოთ გვერდზე და გავათავისუფლოთ. ელასტიური ძალების მოქმედებით, მმართველი უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას, რაც არის წონასწორობის პოზიცია. ამ პოზიციის გავლისას (რომელიც არის წონასწორობის პოზიცია), მმართველის ყველა წერტილს (გარდა დაჭერილი ნაწილისა) ექნება გარკვეული სიჩქარე და გარკვეული კინეტიკური ენერგია. ინერციით, მმართველის რხევითი ნაწილი გაივლის წონასწორობის პოზიციას და შეასრულებს მუშაობას შიდა ელასტიური ძალების წინააღმდეგ, კინეტიკური ენერგიის შემცირების გამო. ეს გამოიწვევს სისტემის პოტენციური ენერგიის ზრდას. როდესაც კინეტიკური ენერგია მთლიანად ამოიწურება, პოტენციური ენერგია მაქსიმუმს აღწევს. ელასტიური ძალა, რომელიც მოქმედებს თითოეულ რხევის წერტილზე, ასევე მიაღწევს მაქსიმუმს და მიმართული იქნება წონასწორობის პოზიციისკენ. ეს აღწერილია ქვეთავებში 1.2.5 (კავშირი (1.58)), 1.4.1 და ასევე 1.4.4 (იხ. ნახ. 1.31) პოტენციური მრუდების ენაზე. ეს განმეორდება მანამ, სანამ სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია არ გარდაიქმნება შიდა ენერგიად (მყარი სხეულის ნაწილაკების ვიბრაციის ენერგია) და არ გაიფანტება მიმდებარე სივრცეში (გახსოვდეთ, რომ წინააღმდეგობის ძალები გაფანტული ძალებია).
ამრიგად, განსახილველ მოძრაობაში ხდება მდგომარეობების განმეორება და არსებობენ ძალები (ელასტიურობის ძალები), რომლებიც მიდრეკილნი არიან დააბრუნონ სისტემა წონასწორულ მდგომარეობაში. შესაბამისად, მმართველი შეასრულებს რხევად მოძრაობას.
კიდევ ერთი ცნობილი მაგალითია ქანქარის რხევა. ქანქარის წონასწორული პოზიცია შეესაბამება მისი სიმძიმის ცენტრის ყველაზე დაბალ პოზიციას (ამ მდგომარეობაში სიმძიმის გამო პოტენციური ენერგია მინიმალურია). გადახრილ მდგომარეობაში, ძალაუფლების მომენტი იმოქმედებს ქანქარზე ბრუნვის ღერძთან მიმართებაში, აბრუნებს ქანქარას წონასწორობის მდგომარეობაში. ამ შემთხვევაში ასევე არის რხევითი მოძრაობის ყველა ნიშანი. ცხადია, რომ მიზიდულობის არარსებობის შემთხვევაში (უწონის მდგომარეობაში) ზემოთ ჩამოთვლილი პირობები არ დაკმაყოფილდება: უწონაობის მდგომარეობაში არ არის გრავიტაცია და ამ ძალის დაბრუნების მომენტი. და აქ ქანქარა, ბიძგის მიღების შემდეგ, წრეში გადავა, ანუ შეასრულებს არა რხევას, არამედ ბრუნვის მოძრაობას.
ვიბრაცია შეიძლება იყოს არა მხოლოდ მექანიკური. ასე, მაგალითად, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მუხტის რხევებზე ინდუქტორთან პარალელურად დაკავშირებულ კონდენსატორის ფირფიტებზე (რხევის წრეში), ან ელექტრული ველის სიძლიერეზე კონდენსატორში. მათი ცვლილება დროთა განმავლობაში აღწერილია განტოლების მსგავსი განტოლებით, რომელიც განსაზღვრავს მექანიკურ გადაადგილებას ქანქარის წონასწორული პოზიციიდან. გამომდინარე იქიდან, რომ იგივე განტოლებებს შეუძლია აღწეროს ვიბრაციები სხვადასხვა ფიზიკური სიდიდეების, აღმოჩნდება ძალიან მოსახერხებელი ვიბრაციების განხილვა, იმისდა მიუხედავად, თუ რა ფიზიკური რაოდენობაა ვიბრაცია. ეს წარმოშობს ანალოგიების სისტემას, კერძოდ, ელექტრომექანიკურ ანალოგიას. დაზუსტებისთვის, ჩვენ განვიხილავთ მექანიკურ ვიბრაციას. განხილვას ექვემდებარება მხოლოდ პერიოდული რხევები, რომლებშიც რხევის პროცესში ცვალებადი ფიზიკური რაოდენობების მნიშვნელობები მეორდება რეგულარული ინტერვალებით.
პერიოდის ორმხრივი თრხევები (ისევე როგორც ერთი სრული ბრუნის დრო ბრუნვის დროს), გამოხატავს დროის ერთეულზე შესრულებული სრული რხევების რაოდენობას და ე.წ. სიხშირე(ეს მხოლოდ სიხშირეა, ის იზომება ჰერცში ან s -1)
(რხევებით იგივეა რაც ბრუნვითი მოძრაობით).
კუთხური სიჩქარე დაკავშირებულია ფორმულით (2.1) მიმართებით შეყვანილ v სიხშირესთან
იზომება რად/წმ-ში ან ს -1-ში.
ბუნებრივია რხევითი პროცესების ანალიზის დაწყება რხევითი სისტემების უმარტივესი შემთხვევებით თავისუფლების ერთი ხარისხით. თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა- ეს არის დამოუკიდებელი ცვლადების რაოდენობა, რომელიც აუცილებელია მოცემული სისტემის ყველა ნაწილის სივრცეში პოზიციის სრულად დასადგენად. თუ, მაგალითად, ქანქარის რხევები (წონა სიმაზე და ა. ძაფის გადახრა ვერტიკალურიდან ან მხოლოდ გადაადგილების ოდენობა წონასწორული პოზიციიდან - ზამბარაზე ერთი მიმართულებით რხევადი მასისთვის, რათა სრულად განსაზღვროს მისი პოზიცია. ამ შემთხვევაში ჩვენ ვამბობთ, რომ განსახილველ სისტემას აქვს თავისუფლების ერთი ხარისხი. იგივე ქანქარას, თუ მას შეუძლია დაიკავოს ნებისმიერი პოზიცია იმ სფეროს ზედაპირზე, რომელზეც დევს მისი მოძრაობის ტრაექტორია, აქვს თავისუფლების ორი ხარისხი. სამგანზომილებიანი ვიბრაციები ასევე შესაძლებელია, როგორც ეს ხდება, მაგალითად, ატომების თერმული ვიბრაციების დროს ბროლის გისოსში (იხ. ქვეპუნქტი 10.3). რეალურ ფიზიკურ სისტემაში პროცესის გასაანალიზებლად, ჩვენ ვირჩევთ მის მოდელს, მანამდე რომ შევიზღუდოთ კვლევა რიგი პირობებით.
- აქ და შემდგომში რხევის პერიოდი იგივე ასოთი აღინიშნა, რაც კინეტიკური ენერგიით - T (არ უნდა აგვერიოს!).
- მე-4 თავში „მოლეკულური ფიზიკა“ მოცემულია თავისუფლების ხარისხების რაოდენობის კიდევ ერთი განმარტება.
1. მოძრაობას უწოდებენ რხევადს, თუ მოძრაობისას დროთა განმავლობაში ხდება სისტემის მდგომარეობის ნაწილობრივი ან სრული გამეორება. თუ მოცემული რხევითი მოძრაობის დამახასიათებელი ფიზიკური სიდიდეების მნიშვნელობები მეორდება რეგულარული ინტერვალებით, რხევებს პერიოდული ეწოდება.
2. რა არის რხევის პერიოდი? რა არის რხევის სიხშირე? რა კავშირია მათ შორის?
2. პერიოდი არის დრო, რომლის დროსაც ხდება ერთი სრული რხევა. რხევის სიხშირე არის რხევების რაოდენობა დროის ერთეულზე. რხევის სიხშირე უკუპროპორციულია რხევის პერიოდის.
3. სისტემა რხევა 1 ჰც სიხშირით. რა არის რხევის პერიოდი?
4. რხევადი სხეულის ტრაექტორიის რომელ წერტილებშია სიჩქარე ნულის ტოლი? აჩქარება ნულია?
4. წონასწორობის პოზიციიდან მაქსიმალური გადახრის წერტილებში სიჩქარე ნულის ტოლია. წონასწორობის წერტილებში აჩქარება ნულია.
5. რხევითი მოძრაობის დამახასიათებელი რა სიდიდეები იცვლება პერიოდულად?
5. სიჩქარე, აჩქარება და კოორდინატი რხევით მოძრაობაში პერიოდულად იცვლება.
6. რა შეიძლება ითქვას იმ ძალაზე, რომელიც უნდა მოქმედებდეს რხევის სისტემაში, რათა მან შეასრულოს ჰარმონიული რხევები?
6. ძალა დროთა განმავლობაში უნდა შეიცვალოს ჰარმონიული კანონის მიხედვით. ეს ძალა უნდა იყოს გადაადგილების პროპორციული და მიმართული იყოს წონასწორობის პოზიციისკენ გადაადგილების საწინააღმდეგოდ.
– ეს არის არათანაბარი მოძრაობის ერთ-ერთი განსაკუთრებული შემთხვევა. რხევითი მოძრაობის მრავალი მაგალითი არსებობს ცხოვრებაში: საქანელების რხევა, მიკროავტობუსის რხევა ზამბარებზე და დგუშების მოძრაობა ძრავში... ეს მოძრაობები განსხვავდება, მაგრამ მათ აქვთ საერთო თვისება: ხანდახან. მოძრაობა მეორდება.
ამ დროს ე.წ რხევის პერიოდი.
განვიხილოთ რხევითი მოძრაობის ერთ-ერთი უმარტივესი მაგალითი - ზამბარის ქანქარა. ზამბარის ქანქარა არის ზამბარა, რომელიც დაკავშირებულია ერთ ბოლოზე ფიქსირებულ კედელთან, მეორეზე კი მოძრავ დატვირთვასთან. სიმარტივისთვის, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ დატვირთვა შეიძლება გადაადგილდეს მხოლოდ ზამბარის ღერძის გასწვრივ. ეს რეალისტური ვარაუდია - რეალურ ელასტიურ მექანიზმებში დატვირთვა ჩვეულებრივ მოძრაობს გიდის გასწვრივ.
თუ ქანქარა არ რხევა და მასზე ძალები არ მოქმედებს, მაშინ ის წონასწორობის მდგომარეობაშია. თუ მას ამ პოზიციიდან მოაშორებთ და გაათავისუფლებთ, ქანქარა დაიწყებს რხევას – წონასწორობის წერტილს მაქსიმალური სიჩქარით გადააჭარბებს და უკიდურეს წერტილებში გაიყინება. წონასწორობის წერტილიდან უკიდურეს წერტილამდე მანძილს ეწოდება ამპლიტუდა, პერიოდიამ სიტუაციაში იქნება მინიმალური დრო იმავე უკიდურეს წერტილში ვიზიტებს შორის.
როდესაც ქანქარა უკიდურეს წერტილშია, მასზე მოქმედებს ელასტიური ძალა, რომელიც ცდილობს დააბრუნოს ქანქარა წონასწორობის მდგომარეობაში. წონასწორობის მიახლოებისას მცირდება, წონასწორობის წერტილში კი ხდება ნულის ტოლი. მაგრამ ქანქარამ უკვე აიღო სიჩქარე და გადის წონასწორობის წერტილს და ელასტიური ძალა იწყებს მის შენელებას.
უკიდურეს წერტილებში ქანქარას აქვს მაქსიმალური პოტენციური ენერგია, წონასწორობის წერტილში - მაქსიმალური კინეტიკური ენერგია.
რეალურ ცხოვრებაში, რხევები ჩვეულებრივ ტენიანდება გარემოს წინააღმდეგობის გამო. ამ შემთხვევაში, ამპლიტუდა მცირდება რხევიდან რხევამდე. ასეთ რხევებს ე.წ ქრებოდა.
თუ არ არის შესუსტება და რხევები ხდება საწყისი ენერგიის რეზერვის გამო, მაშინ მათ ე.წ. უფასო ვიბრაციები.
რხევაში ჩართულ სხეულებს და რომელთა გარეშე რხევები შეუძლებელი იქნებოდა, ერთობლივად უწოდებენ რხევითი სისტემა. ჩვენს შემთხვევაში, რხევითი სისტემა შედგება წონის, ზამბარისა და ფიქსირებული კედლისგან. ზოგადად, ოსცილატორულ სისტემას შეიძლება ეწოდოს სხეულების ნებისმიერი ჯგუფი, რომელსაც შეუძლია თავისუფალი ვიბრაცია, ანუ ის, რომლებშიც გადახრისას ჩნდება ძალები, რომლებიც სისტემას წონასწორობაში აბრუნებენ.
რხევები ბუნებასა და ტექნოლოგიაში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული პროცესია.
მწერების და ფრინველების ფრთები ირხევა ფრენისას, მაღალსართულიანი შენობები და მაღალი ძაბვის მავთულები ქარის გავლენით, ჭრილობის საათის და მანქანის ქანქარა წყაროებზე მოძრაობისას, მდინარის დონე მთელი წლის განმავლობაში და ტემპერატურა. ადამიანის ორგანიზმი ავადმყოფობის დროს.
ხმა არის ჰაერის სიმკვრივისა და წნევის რყევები, რადიოტალღები არის პერიოდული ცვლილებები ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერეში, ხილული სინათლე ასევე არის ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები, მხოლოდ ოდნავ განსხვავებული ტალღის სიგრძით და სიხშირით.
მიწისძვრები - ნიადაგის ვიბრაცია, აჩრდილი და დინება - ზღვების და ოკეანეების დონის ცვლილება, გამოწვეული მთვარის მიზიდვით და ზოგიერთ რაიონში 18 მეტრს აღწევს, პულსის ცემა - ადამიანის გულის კუნთის პერიოდული შეკუმშვა და ა.შ.
სიფხიზლისა და ძილის ცვლილება, სამუშაო და დასვენება, ზამთარი და ზაფხული... ჩვენი ყოველდღიური სამსახურში წასვლა და სახლში დაბრუნებაც კი ექცევა რხევების განმარტებას, რომლებიც განმარტებულია, როგორც პროცესები, რომლებიც მეორდება ზუსტად ან დაახლოებით რეგულარული ინტერვალებით.
ვიბრაცია შეიძლება იყოს მექანიკური, ელექტრომაგნიტური, ქიმიური, თერმოდინამიკური და სხვა. მიუხედავად ასეთი მრავალფეროვნებისა, მათ ყველას ბევრი რამ აქვთ საერთო და, შესაბამისად, აღწერილია ერთი და იგივე განტოლებებით.
თავისუფალი ვიბრაციები არის ვიბრაციები, რომლებიც წარმოიქმნება რხევადი სხეულისთვის მიცემული ენერგიის საწყისი მიწოდების გამო.
იმისათვის, რომ სხეულმა შეასრულოს თავისუფალი ვიბრაციები, აუცილებელია მისი წონასწორობის მდგომარეობიდან გამოყვანა.
უნდა იცოდეთ
ფიზიკის სპეციალური ფილიალი - რხევების თეორია - სწავლობს ამ ფენომენების კანონებს. გემებისა და თვითმფრინავების მშენებლებმა, მრეწველობისა და ტრანსპორტის სპეციალისტებმა, რადიოინჟინერიისა და აკუსტიკური აღჭურვილობის შემქმნელებმა უნდა იცოდნენ ისინი.
პირველი მეცნიერები, რომლებმაც შეისწავლეს რხევები, იყვნენ გალილეო გალილეი (1564...1642) და კრისტიან ჰიუგენსი (1629...1692). (სავარაუდოა, რომ გალილეომ აღმოაჩინა კავშირი ქანქარის სიგრძესა და ყოველ ჯერზე რხევას შორის. ერთ დღეს ეკლესიაში უყურებდა უზარმაზარ ჭაღს რხევას და მისი პულსის წაკითხვით დააფიქსირა დრო. მოგვიანებით მან აღმოაჩინა, რომ დრო ქანქარას ერთხელ სჭირდება, დამოკიდებულია ქანქარის სიგრძეზე - დრო მცირდება განახევრებით, თუ ქანქარა მოკლდება სამი მეოთხედით.).
ჰაიგენსმა გამოიგონა პირველი ქანქარიანი საათი (1657) და მეორე გამოცემაში მისი მონოგრაფიის "Pendulum Clocks" (1673) მან გამოიკვლია მთელი რიგი პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია ქანქარის მოძრაობასთან, კერძოდ, მან აღმოაჩინა ფიზიკური რხევის ცენტრი. ქანქარა.
რხევების შესწავლაში დიდი წვლილი შეიტანა ბევრმა მეცნიერმა: ინგლისურმა - W. Thomson (ლორდ კელვინი) და J. Rayleigh, რუსი - A.S. პოპოვი და პ.ნ. ლებედევი და სხვები
გრავიტაციის ვექტორი გამოსახულია წითლად, რეაქციის ძალა ლურჯად, წინააღმდეგობის ძალა ყვითლად და შედეგად მიღებული ძალა შინდისფერით. ქანქარის შესაჩერებლად დააჭირეთ ღილაკს "Stop" "Control" ფანჯარაში ან დააჭირეთ მაუსის ღილაკს მთავარი პროგრამის ფანჯარაში. მოძრაობის გასაგრძელებლად, გაიმეორეთ ნაბიჯები.
წონასწორობიდან ამოღებული ძაფის ქანქარის შემდგომი რხევები ხდება
შედეგად მიღებული ძალის მოქმედებით, რომელიც არის ორი ვექტორის ჯამი: გრავიტაცია
და ელასტიური ძალები.
მიღებულ ძალას ამ შემთხვევაში ეწოდება აღმდგენი ძალა.
ფუკოს ქანქარა პარიზის პანთეონში
რა დაამტკიცა ჟან ფუკომ?
ფუკოს ქანქარა გამოიყენება დედამიწის ბრუნვის დემონსტრირებისთვის მისი ღერძის გარშემო. მძიმე ბურთი შეჩერებულია გრძელ კაბელზე. ის ტრიალებს წინ და უკან განყოფილებებით მრგვალ პლატფორმაზე.
გარკვეული პერიოდის შემდეგ, მაყურებელს ეჩვენება, რომ ქანქარა სხვა დანაყოფებზე ტრიალებს. როგორც ჩანს, ქანქარა შემობრუნდა, მაგრამ არა. ეს იყო თავად წრე, რომელიც შემობრუნდა დედამიწასთან ერთად!
ყველასთვის თვალსაჩინოა დედამიწის ბრუნვის ფაქტი, თუნდაც იმიტომ, რომ დღე ღამეს მოსდევს, ანუ 24 საათში პლანეტა ერთ სრულ ბრუნს აკეთებს თავისი ღერძის გარშემო. დედამიწის ბრუნვა შეიძლება დადასტურდეს მრავალი ფიზიკური ექსპერიმენტით. მათგან ყველაზე ცნობილი იყო ჟან ბერნარ ლეონ ფუკოს ექსპერიმენტი, რომელიც ჩაატარა 1851 წელს პარიზის პანთეონში იმპერატორ ნაპოლეონის თანდასწრებით. შენობის გუმბათის ქვეშ ფიზიკოსმა 67 მ სიგრძის ფოლადის მავთულზე დაკიდა 28 კგ წონის მქონე ლითონის ბურთი. მის ქვეშ გაკეთდა 6 მ რადიუსის ღობე, რომლის შიგნით ქვიშა იყო ჩასხმული, რომლის ზედაპირს ქანქარის წვერი ეხებოდა. მას შემდეგ, რაც ქანქარა ამოქმედდა, აშკარა გახდა, რომ სვინგის თვითმფრინავი იატაკის მიმართ საათის ისრის მიმართულებით ბრუნავდა. ეს მოჰყვა იმ ფაქტს, რომ ყოველი შემდგომი რხევისას ქანქარის წვერი წინაზე 3 მმ-ით შორს იკავებს ნიშანს. ეს გადახრა განმარტავს, რომ დედამიწა ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო.
1887 წელს ქანქარის პრინციპი აჩვენეს სანქტ-პეტერბურგის წმინდა ისაკის ტაძარში. თუმცა დღეს მისი ნახვა შეუძლებელია, რადგან ახლა ინახება მუზეუმ-ძეგლის ფონდში. ეს გაკეთდა ტაძრის ორიგინალური შიდა არქიტექტურის აღდგენის მიზნით.
თავად გააკეთეთ ფუკოს ქანქარის მოდელი
გადააბრუნეთ სკამი თავდაყირა და მოათავსეთ მისი ფეხების ბოლოებზე (დიაგონალურად) რაიმე სახის ფილები. და შუაზე ჩამოკიდეთ პატარა წონა (მაგალითად, კაკალი) ან ძაფი. დააბრუნეთ ისე, რომ საქანელა განავლის ფეხებს შორის გაიაროს. ახლა ნელა ატრიალეთ განავალი მისი ვერტიკალური ღერძის გარშემო. თქვენ შეამჩნევთ, რომ ქანქარა სხვა მიმართულებით მოძრაობს. ფაქტობრივად, ის კვლავ ერთნაირად მოძრაობს და ცვლილება მოხდა თავად განავლის ბრუნვის გამო, რომელიც ამ ექსპერიმენტში დედამიწის როლს ასრულებს.
ტორსიონალური ქანქარა
ეს არის მაქსველის ქანქარა, რომელიც საშუალებას გვაძლევს ამოვიცნოთ ხისტი სხეულის მოძრაობის რამდენიმე საინტერესო ნიმუში. ძაფები მიმაგრებულია ღერძზე დამაგრებულ დისკზე. თუ ძაფს ღერძის ირგვლივ დაატრიალებთ, დისკი ავა. ახლა ჩვენ ვათავისუფლებთ ქანქარს და ის იწყებს პერიოდულ მოძრაობას: დისკი ეშვება, ძაფი იხსნება. ქვედა წერტილამდე მიღწევის შემდეგ, ინერციით დისკი აგრძელებს ბრუნვას, მაგრამ ახლა ის ახვევს ძაფს და მაღლა დგება.
როგორც წესი, ბრუნვის ქანქარა გამოიყენება მექანიკურ მაჯის საათებში. ბალანსის ბორბალი, ზამბარის მოქმედებით, ბრუნავს ერთი მიმართულებით ან მეორეზე. მისი ერთგვაროვანი მოძრაობები უზრუნველყოფს საათის სიზუსტეს.
გააკეთეთ ტორსიონალური ქანქარა
სქელი მუყაოსგან ამოჭერით 6-8 სმ დიამეტრის პატარა წრე, წრის ერთ მხარეს დახატეთ ღია რვეული, მეორე მხარეს კი ნომერი "5". წრის ორივე მხარეს ნემსით გააკეთეთ 4 ხვრელი და ჩასვით 2 ძლიერი ძაფი. დაამაგრეთ ისინი ისე, რომ კვანძებით არ გადმოხტნენ. შემდეგი, თქვენ უბრალოდ უნდა გადაატრიალოთ წრე 20 - 30 მობრუნებით და ძაფები გვერდებზე გადაწიოთ. ბრუნვის შედეგად ნახავთ სურათს "5 ჩემს ნოუთბუქში".
სასიამოვნო?
მერკური გული
პატარა წვეთი - ვერცხლისწყლის გუბე, რომლის ზედაპირი მის ცენტრში რკინის მავთულს - ნემსს ეხება, ივსება მარილმჟავას სუსტი წყლიანი ხსნარით, რომელშიც მარილმჟავაში იხსნება ვერცხლისწყალი ხსნარი იღებს ელექტრულ მუხტს და მცირდება ზედაპირული დაძაბულობა კონტაქტის ზედაპირების საზღვარზე. ნემსის ვერცხლისწყლის ზედაპირთან შეხებისას მუხტი მცირდება და, შესაბამისად, იცვლება ზედაპირული დაძაბულობა. ამ შემთხვევაში წვეთი უფრო სფერულ ფორმას იღებს. წვეთების ზედა ნაწილი ნემსზე იწევს, შემდეგ კი, გრავიტაციის გავლენის ქვეშ, ხტება მისგან. გარეგნულად, ფენომენი აკანკალებული ვერცხლისწყლის შთაბეჭდილებას ტოვებს. ეს პირველი იმპულსი ბიძგს აძლევს ვიბრაციას, წვეთი ირხევა და „გული“ იწყებს პულსირებას. ვერცხლისწყლის "გული" არ არის მუდმივი მოძრაობის მანქანა! დროთა განმავლობაში, ნემსის სიგრძე მცირდება და ის კვლავ უნდა იყოს კონტაქტში ვერცხლისწყლის ზედაპირთან.
ოსცილაციურიარის პროცესები, რომლებშიც რხევითი სისტემის მდგომარეობის დამახასიათებელ პარამეტრებს აქვთ გარკვეული განმეორებადობა დროთა განმავლობაში. ასეთი პროცესები, მაგალითად, შეიძლება იყოს ატმოსფეროსა და დედამიწის ზედაპირის ტემპერატურის ყოველდღიური და წლიური რყევები, ქანქარების რხევები და ა.შ.
თუ დროის ინტერვალები, რომლებშიც სისტემის მდგომარეობა მეორდება, ტოლია, მაშინ რხევები ეწოდება პერიოდული, და დროის ინტერვალი სისტემის ორ თანმიმდევრულ იდენტურ მდგომარეობას შორის არის რხევის პერიოდი.
პერიოდული რხევებისთვის ფუნქცია, რომელიც განსაზღვრავს რხევის სისტემის მდგომარეობას, მეორდება რხევის პერიოდის განმავლობაში:
პერიოდულ რხევებს შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს რხევებს ჰარმონიული, ე.ი. რხევები, რომლებშიც სისტემის მოძრაობის მახასიათებლები იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით, მაგალითად:
(308)
რხევების თეორიაში ყველაზე დიდი ყურადღება ჰარმონიულ პროცესებზე, რომლებიც ხშირად გვხვდება პრაქტიკაში, აიხსნება როგორც იმით, რომ მათთვის ყველაზე კარგად არის განვითარებული ანალიტიკური აპარატი, ასევე იმით, რომ ნებისმიერი პერიოდული რხევები (და არა მხოლოდ პერიოდული) შეიძლება ჩაითვალოს ჰარმონიული კომპონენტების გარკვეული კომბინაციის სახით. ამ მიზეზების გამო, უპირატესად ჰარმონიული რხევები განიხილება ქვემოთ. ჰარმონიული რხევების ანალიტიკურ გამოხატულებაში (308) წონასწორობის პოზიციიდან მატერიალური წერტილის გადახრის x სიდიდე ე.წ. გადაადგილება.
ცხადია, წერტილის მაქსიმალური გადახრა წონასწორობის პოზიციიდან არის a, ამ რაოდენობას ე.წ. რხევების ამპლიტუდა. ფიზიკური რაოდენობა ტოლია:
და რხევითი სისტემის მდგომარეობის განსაზღვრა დროის მოცემულ მომენტში ეწოდება რხევის ფაზა. ფაზის მნიშვნელობა დროის დათვლიდან დაწყების მომენტში
დაურეკა რხევების საწყისი ეტაპი. მნიშვნელობა w რხევის ფაზის მიხედვით, რომელიც განსაზღვრავს რხევის პროცესის სიჩქარეს, ეწოდება მისი წრიული ან ციკლური რხევის სიხშირე.
პერიოდული რხევების დროს მოძრაობის მდგომარეობა უნდა განმეორდეს T რხევის პერიოდის ტოლი ინტერვალებით. ამ შემთხვევაში, ცხადია, რხევების ფაზა უნდა შეიცვალოს 2p-ით (ჰარმონიული ფუნქციის პერიოდი), ე.ი.
აქედან გამომდინარეობს, რომ რხევის პერიოდი და ციკლური სიხშირე დაკავშირებულია ერთმანეთთან მიმართებით:
ჰარმონიული კანონის მიხედვით იცვლება წერტილის სიჩქარეც, რომლის მოძრაობის კანონი განისაზღვრება (301).
(309)
გაითვალისწინეთ, რომ წერტილის გადაადგილება და სიჩქარე ერთდროულად არ ქრება და არ იღებს მაქსიმალურ მნიშვნელობებს, ე.ი. შერევა და სიჩქარე განსხვავდება ფაზაში.
ანალოგიურად, ჩვენ ვხვდებით, რომ წერტილის აჩქარება ტოლია:
აჩქარების გამოხატულება გვიჩვენებს, რომ ის ფაზაში არ არის გადაადგილებისა და სიჩქარის მიმართ. მიუხედავად იმისა, რომ გადაადგილება და აჩქარება ერთდროულად გადის ნულზე, დროის ამ მომენტში მათ აქვთ საპირისპირო მიმართულებები, ე.ი. გადაინაცვლა პ. ჰარმონიული რხევების დროს გადაადგილების, სიჩქარისა და აჩქარების გრაფიკები წარმოდგენილია 81-ე სურათზე ჩვეულებრივი მასშტაბით.