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Studiamo oscillazioni meccaniche

Il mondo fisico che ci circonda è pieno di movimenti. È praticamente impossibile trovare almeno un corpo fisico che possa essere considerato a riposo. Oltre al movimento rettilineo uniformemente progressivo , movimenti lungo una complessa traiettoria, movimento con accelerazione e simili, possiamo osservare con i nostri occhi o sperimentare l'influenza dei movimenti periodicamente ripetuti di oggetti materiali.


L'uomo ha da tempo notato le caratteristiche e le caratteristiche distintive dei movimenti vibrazionali e persino imparato ad usare oscillazioni meccaniche per i propri scopi. Tutti i processi ricorrenti nel tempo possono essere chiamati oscillazioni. Le vibrazioni meccaniche sono solo parte di questo mondo diverso di fenomeni che si verificano in quasi le stesse leggi. Sull'esempio chiaro di movimenti ripetitivi meccanici è possibile definire le regole di base e determinare le leggi con cui si verificano processi elettromagnetici, elettromeccanici e altri oscillatori.

La natura dell'origine delle oscillazioni meccaniche è nella trasformazione periodica dell'energia potenziale in energia cinetica. Descrivere l'esempio di come la trasformazione dell'energia avviene in vibrazioni meccaniche, è possibile, considerando una palla sospesa su una molla. In uno stato calmo, la forza di gravità è equilibrata dall'elasticità della molla. Ma è necessario dedurre il sistema dallo stato di equilibrio forzato, provocando così il movimento dal lato del punto di equilibrio, poiché l'energia potenziale inizierà la sua trasformazione in cinetica. E che, a sua volta, dal momento del passaggio da una palla di zero posizione inizierà a trasformarsi in potenziale. Questo processo si svolge finché le condizioni per l'esistenza del sistema stanno avvicinando l'impeccabile.

Ideali matematicamente sono considerati oscillazioni che si verificano secondo la legge del seno o del coseno. Tali processi sono solitamente chiamati oscillazioni armoniche. Un esempio ideale delle oscillazioni armoniche meccaniche è il movimento di un pendolo in uno spazio assolutamente senza aria, quando non esiste alcuna influenza di forze di attrito. Ma questo è un caso completamente impeccabile, per raggiungere ciò che è tecnicamente molto problematico.

Le oscillazioni meccaniche, nonostante la loro durata, sopprimano prima o dopo, e il sistema occupa una posizione di equilibrio relativo. Ciò è dovuto agli sprechi di energia per superare la resistenza di aria, attrito e altri fattori che inevitabilmente portano ad una regolazione dei calcoli nella transizione dall'ideale alle attuali condizioni in cui il sistema in questione esiste.

Si avvicina in modo irreversibile ad uno studio approfondito e analisi, arriviamo alla necessità di descrivere matematicamente le oscillazioni meccaniche. Le formule di questo processo includono quantità come l'ampiezza (A), la frequenza di oscillazione (w), la fase iniziale (a). Una funzione della dipendenza dello spostamento (x) sul tempo (t) nella forma classica ha la forma

X = Acos (wt + a).

Vale anche la pena menzionare il valore che caratterizza le oscillazioni meccaniche, chiamato periodo (T), determinato matematicamente

T = 2π / w.

Le vibrazioni meccaniche, oltre alla chiarezza di descrivere i processi di fluttuazioni della natura non meccanica, ci interessano con determinate proprietà che, se correttamente usate, possono avere qualche utilità e, se ignorate, portano a problemi notevoli.

Particolare attenzione deve essere prestata al fenomeno di un salto acuto nell'ampiezza delle oscillazioni forzate che si verificano quando la frequenza dell'azione della forza motrice si avvicina alla frequenza delle vibrazioni naturali del corpo. Si chiama risonanza. Ampiamente usato nell'elettronica, nei sistemi meccanici, il fenomeno della risonanza è principalmente distruttivo, va tenuto in considerazione quando si creano le strutture e sistemi meccanici più diversi.

La prossima manifestazione delle vibrazioni meccaniche è la vibrazione. Il suo aspetto non può causare solo qualche disagio, ma anche portare una risonanza. Ma, oltre all'impatto negativo, la vibrazione locale con una piccola intensità di manifestazione può influire favorevolmente sul corpo umano nel suo complesso, migliorando lo stato funzionale del sistema nervoso centrale e accelerando la guarigione delle ferite , ecc.

Tra le varianti della manifestazione delle oscillazioni meccaniche si può distinguere il fenomeno del suono e dell'ecografia. Le proprietà utili di queste onde meccaniche e di altre manifestazioni di oscillazioni meccaniche sono ampiamente utilizzate nei rami più diversi dell'attività umana.