Механічні коливання

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Коливання пружинного маятника

Механі́чні колива́ння (англ. mechanical vibrations) — коливання, яким властиві коливні величини, що характеризують рух або стан тіл механічної системи.

Об'єкти коливання[ред. | ред. код]

За видом коливного об'єкту розрізняють коливання точки і коливання тіла.

Згинні коливання консольної балки

Коливання точки[ред. | ред. код]

За особливостями руху точки можуть розглядатися такі види коливання[1]:

  • прямолінійні — коливання по прямій лінії;
  • площинні — коливання точки по плоскій траєкторії;
  • еліптичні — коливання точки по еліптичній траєкторії;
  • просторові — коливання точки по просторовій траєкторії.

Коливання тіла[ред. | ред. код]

За видом руху тіла коливання бувають[1]:

  • поступальні — коливання твердого тіла, у якому всі точки описують однакові траєкторії;
  • кутові — коливання твердого тіла навколо певної осі або точки;
  • поздовжні — коливання тіла зумовлені деформаціями розтягу-стиску;
  • крутильні — коливання тіла, що зумовлені деформацією кручення;
  • згинні — коливання тіла, зумовлені деформацією згину.

Способи збудження коливань[ред. | ред. код]

Гармонічні коливання маятника

Коливання механічної системи може бути вільним і вимушеним.

Вільні або власні коливання[2] — коливання системи, які зумовлені початковим запасом механічної енергії і відбуваються без надходження енергії ззовні. В реальних коливальних системах, де існує розсіяння енергії, зумовлене тертям, вільні коливання є завжди згасними (затухаючими) коливаннями.

Інші коливання викликаються збудженням, пов'язаним із підведенням механічної енергії із зовні.

Серед способів збудження механічних коливань розрізняють[1]:

  • силове — збудження коливань механічної системи змушувальною силою;
  • кінематичне — збудження коливань механічної системи примусовим наданням будь-яким її точкам заданих рухів, незалежних від стану системи;
  • параметричне — збудження коливань механічної системи внаслідок зміни у часі одного або декількох її інерційних, пружних чи дисипативних параметрів;
  • самозбудження — збудження коливань механічної системи надходженням до неї енергії від неколивального джерела, що регулюється рухом самої системи.

Різновиди механічних коливань[ред. | ред. код]

За законом зміни коливної величини коливання бувають періодичні (значення коливної величини повторюється через однакові проміжки часу) і випадкові (зміна коливної величини має випадковий характер)

Періодичні коливання, що відбуваються одночасно з однаковими частотами називаються синхронними.

Періодичні коливання, у яких коливна величина змінюється за синусоїдальним законом називаються гармонічними, у протилежному випадку — ангармонічними, котрі можна подати як суму гармонічних коливань з кратними частотами.

Порівняння гармонічних коливань за фазою[ред. | ред. код]

За співвідношенням фаз гармонічні коливання бувають:

  • синфазні (фази збігаються);
  • несинфазні (за фазою не збігаються);
  • антифазні (фази у будь-який момент часу мають зсув на π радіан);

Частотні особливості гармонічних коливань[ред. | ред. код]

Для частотного характеризування гармонічних коливань використовують такі поняття:

  • полігармонічні (ангармонічні)[3] коливання — коливання, що являють собою суму двох і більше гармонічних коливань з раціональним відношенням частот;
  • биття — коливання, що є результатом додавання двох і більше гармонічних коливань з близькими частотами;
  • основні коливання — вимушені гармонічні коливання, частота яких збігається з частотою гармонічного збудження;
  • супергармонічні/субгармонічні коливання — вимушені гармонічні коливання, частота яких у ціле число разів більша/менша за частоту гармонічного збудження;
  • комбіновані коливання — вимушені коливання, частота яких у дробове число разів відрізняється від частоти гармонічного збудження.

За співвідношенням частоти вимушених коливань і резонансної частоти механічні коливання бувають: дорезонансні, резонансні, зарезонансні і антирезонансні

Амплітудні характеристики механічних коливань[ред. | ред. код]

За зміною амплітуди розглядають: затухаючі, наростаючі та детерміновані механічні коливання.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. а б в ДСТУ 2473-94
  2. Власні коливання [Архівовано 2 червня 2017 у Wayback Machine.] Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
  3. Ангармонічні коливання [Архівовано 30 грудня 2016 у Wayback Machine.]. Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.

Джерела[ред. | ред. код]

  • ДСТУ 2473-94 Механічні коливання. Терміни та визначення. [Чинний від 1995-01-01]. Вид. офіц. Київ: Держспоживстандарт України, 1994. 53 с.
  • Бишоп Р. Е. Колебания, перевод з англ. — М : Главная редакция физико-математической литературі издательства «Наука», 1968. — 161 с.
  • Ден-Гартог Д. П. Механические колебания, пер. с англ. — М. : Физматгиз, 1960. — 574 с.

Посилання[ред. | ред. код]