Механічні коливання
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.
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]
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]
- ↑ а б в ДСТУ 2473-94
- ↑ 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.
- ↑ 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]
- Гавриков А. В., Ворона Н. А. Механические колебания: учебно-методическое пособие по курсу Общая фізика [Архівовано 6 січня 2022 у Wayback Machine.]. — М.: МФТИ, 2011. — 37 с.