Байгалийн чичиргээ нь тодорхой давтагдах чадвараар тодорхойлогддог процесс юм. Тухайлбал, цагны савлуурын хөдөлгөөн, гитарын утас, тохируулагчийн хөл, зүрхний үйл ажиллагаа орно.
Механик чичиргээ
Физик шинж чанарыг харгалзан үзвэл байгалийн хэлбэлзэл нь механик, цахилгаан соронзон, цахилгаан механик байж болно. Эхний үйл явцыг нарийвчлан авч үзье. Байгалийн чичиргээ нь нэмэлт үрэлт, гадны хүч байхгүй тохиолдолд үүсдэг. Ийм хөдөлгөөн нь зөвхөн өгөгдсөн системийн шинж чанараас хамааралтай давтамжаас хамаардаг.
Гармоник процесс
Эдгээр байгалийн хэлбэлзэл нь косинус (синус) хуулийн дагуу хэлбэлзэх хэмжигдэхүүнд өөрчлөлт орохыг илэрхийлдэг. Пүрш дээр дүүжлэгдсэн бөмбөлөгөөс бүрдэх тербеллийн системийн хамгийн энгийн хэлбэрт дүн шинжилгээ хийцгээе.
Энэ тохиолдолд таталцал пүршний уян хатан байдлыг тэнцвэржүүлдэг. Хукийн хуулийн дагуу пүршний сунгалт болон биед үзүүлэх хүч хоёрын хооронд шууд хамаарал бий.
Уян хатан хүчний шинж чанар
Хэлхээн дэх өөрийн цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь системд үзүүлэх нөлөөллийн хэмжээнээс хамаарна. Бөмбөгийг тэнцвэрийн байрлалаас нүүлгэн шилжүүлэхтэй пропорциональ уян харимхай хүч нь тэнцвэрийн төлөв рүү чиглэнэ. Түүний нөлөөн дор байгаа бөмбөгний хөдөлгөөнийг косинусын хуулиар тодорхойлж болно.
Байгалийн хэлбэлзлийн хугацааг математикийн аргаар тодорхойлно.
Пүршний дүүжингийн хувьд түүний хөшүүн чанар, түүнчлэн ачааны массаас хамаарах хамаарлыг илрүүлдэг. Энэ тохиолдолд байгалийн хэлбэлзлийн хугацааг томъёогоор тооцоолж болно.
Гармоник хэлбэлзлийн энерги
Үрэлтийн хүч байхгүй бол утга тогтмол байна.
Хэлбэлзлийн хөдөлгөөн үүсэхийн хэрээр кинетик энергийг боломжит утга болгон үе үе хувиргадаг.
Соргосон хэлбэлзэл
Системд гадны хүчний нөлөөлөл байхгүй үед өөрийн цахилгаан соронзон хэлбэлзэл үүсч болно. Үрэлт нь хэлбэлзлийг багасгахад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд тэдгээрийн далайц буурч байна.
Хэлбэлзлийн хэлхээн дэх байгалийн хэлбэлзлийн давтамж нь системийн шинж чанараас гадна алдагдлын эрчмээс хамаарна.
Нөхрөлтийн коэффициент ихсэх үед хэлбэлзлийн хөдөлгөөний хугацаа нэмэгддэг.
Нэг үетэй тэнцүү интервалаар тусгаарлагдсан далайцын харьцаа тогтмол байнаүйл явцын туршид үнэ цэнэ. Энэ харьцааг сааруулагчийн бууралт гэж нэрлэдэг.
Хэлбэлзлийн хэлхээн дэх байгалийн чичиргээг синусын (косинус) хуулиар тодорхойлно.
Хэлбэлзлийн хугацаа нь төсөөллийн хэмжигдэхүүн юм. Хөдөлгөөн нь үе үе юм. Тэнцвэрийн байрлалаас нэмэлт хэлбэлзэлгүйгээр хасагдсан систем анхны төлөвтөө буцаж ирдэг. Системийг тэнцвэрт байдалд оруулах арга нь түүний анхны нөхцлөөр тодорхойлогддог.
Резонанс
Хэлхээний байгалийн хэлбэлзлийн хугацааг гармоник хуулиар тодорхойлно. Албадан хэлбэлзэл нь үе үе өөрчлөгдөж буй хүчний үйл ажиллагааны дор системд гарч ирдэг. Хөдөлгөөний тэгшитгэлийг бүрдүүлэхдээ хүчлэх нөлөөнөөс гадна чөлөөт чичиргээний үед үйлчилдэг ийм хүч байдаг: орчны эсэргүүцэл, хагас уян харимхай хүч.
Резонанс гэдэг нь хөдөлгөгч хүчний давтамж нь биеийн байгалийн давтамж руу чиглэх үед албадан хэлбэлзлийн далайцын огцом өсөлтийг хэлнэ. Энэ тохиолдолд тохиолдох бүх чичиргээг резонант гэж нэрлэдэг.
Албадан хэлбэлзлийн далайц ба гадаад хүчний хоорондын хамаарлыг илрүүлэхийн тулд та туршилтын тохиргоог ашиглаж болно. Тахир дутуу бариулыг удаан эргүүлэхэд пүршний ачаалал дүүжлүүрийн цэгтэй адил дээш доош хөдөлдөг.
Тусгалтын хэлхээн дэх өөрийн цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг тооцоолох болон бусад физик үзүүлэлтүүдийгсистем.
Хурдан эргэх тохиолдолд хэлбэлзэл ихсэх ба эргэлтийн давтамж нь байгалийн давтамжтай тэнцүү байх үед далайцын хамгийн их утгад хүрнэ. Эргэлтийн давтамж нэмэгдэхийн хэрээр дүн шинжилгээ хийсэн ачааллын албадан хэлбэлзлийн далайц дахин буурдаг.
Резонансын шинж чанар
Бариулыг бага зэрэг хөдөлгөхөд ачаалал бараг байрлалаа өөрчилдөггүй. Шалтгаан нь пүршний савлуурын инерци бөгөөд энэ нь гадны хүчийг гүйцэхгүй тул зөвхөн "байрны доргио" л ажиглагддаг.
Хэлхээн дэх хэлбэлзлийн байгалийн давтамж нь гадаад үйлдлийн давтамжийн далайцын огцом өсөлттэй тохирно.
Ийм үзэгдлийн графикийг резонансын муруй гэнэ. Үүнийг мөн судалтай дүүжин гэж үзэж болно. Хэрэв та төмөр зам дээр асар том бөмбөг, түүнчлэн янз бүрийн урттай олон тооны хөнгөн дүүжин өлгөх юм бол.
Эдгээр дүүжин тус бүр өөрийн хэлбэлзлийн давтамжтай бөгөөд үүнийг чөлөөт уналтын хурдатгал буюу утасны уртаас хамаарч тодорхойлж болно.
Хэрэв бөмбөгийг тэнцвэрт байдлаас гаргаж, хөнгөн савлуурыг хөдөлгөөнгүй орхиж, дараа нь суллах юм бол түүний савлуур нь төмөр замыг үе үе гулзайлгахад хүргэдэг. Энэ нь гэрлийн дүүжинд үе үе өөрчлөгддөг уян харимхай хүчний нөлөөг үүсгэж, албадан хэлбэлзлийг бий болгоно. Аажмаар бүгд ижил далайцтай байх ба энэ нь резонанс болно.
Энэ үзэгдлийг суурь нь холбогдсон метрономын хувьд ч харж болно.савлуурын тэнхлэгтэй утас. Энэ тохиолдолд энэ нь хамгийн их далайцтайгаар эргэлдэх бөгөөд дараа нь дүүжин утсыг "татах" давтамж нь түүний чөлөөт хэлбэлзлийн давтамжтай тохирч байна.
Чөлөөт чичиргээгээр цаг хугацаанд нь үйлчилж буй гадны хүч эерэг утгатай ажиллах үед резонанс үүсдэг. Энэ нь хэлбэлзлийн хөдөлгөөний далайц нэмэгдэхэд хүргэдэг.
Эерэг нөлөөллөөс гадна резонансын үзэгдэл нь ихэвчлэн сөрөг үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, хонхны хэл савлаж байвал олс нь хэлний чөлөөтэй хэлбэлзэлтэй хөдөлгөөнөөр цаг тухайд нь ажиллах нь дуу чимээ гаргахад чухал юм.
Резонансын хэрэглээ
Зэгс давтамжийн тоолуурын ажиллагаа нь резонансын үндсэн дээр суурилдаг. Төхөөрөмжийг нэг нийтлэг суурь дээр бэхэлсэн янз бүрийн урттай уян хавтан хэлбэрээр үзүүлэв.
Давтамж хэмжигч нь давтамжийг тодорхойлох шаардлагатай хэлбэлзлийн системтэй холбогдох тохиолдолд давтамж нь хэмжсэнтэй тэнцүү хавтан нь хамгийн их далайцтай хэлбэлзэх болно. Платиныг резонанс болгосны дараа та тербеллийн системийн давтамжийг тооцоолж болно.
18-р зуунд Францын Анже хотоос холгүйхэн 102 метр урттай гинжин гүүрээр нэг хэсэг цэргүүд алхаж байв. Тэдний алхмуудын давтамж нь гүүрний чөлөөт чичиргээний давтамжтай тэнцэх утгыг авч, резонанс үүсгэсэн. Үүний улмаас гинж тасарч, дүүжин гүүр нурсан.
1906 онд яг ийм шалтгаанаар Санкт-Петербург дахь Египетийн гүүр эвдэрч, түүгээр морин цэргүүдийн эскадриль хөдөлжээ. Ийм таагүй үзэгдлээс зайлсхийхийн тулд одоо хамтгүүрээр гарахад цэргийн ангиуд чөлөөтэй хурдаар явж байна.
Цахилгаан соронзон үзэгдэл
Эдгээр нь соронзон болон цахилгаан орны харилцан уялдаатай хэлбэлзэл юм.
Систем тэнцвэрт байдлаас гарах үед, тухайлбал конденсаторт цэнэг өгөх үед хэлхээний гүйдлийн хэмжээ өөрчлөгдөх үед хэлхээний өөрийн цахилгаан соронзон хэлбэлзэл үүсдэг.
Цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь янз бүрийн цахилгаан хэлхээнд илэрдэг. Энэ тохиолдолд хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг одоогийн хүч, хүчдэл, цэнэг, цахилгаан орны хүч, соронзон индукц болон бусад электродинамик хэмжигдэхүүнээр гүйцэтгэдэг.
Системд өгч буй энерги нь халаалтанд ордог тул тэдгээрийг саармагжуулсан хэлбэлзэл гэж үзэж болно.
Албадан цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь үе үе өөрчлөгддөг гадаад синусоид цахилгаан хөдөлгөгч хүчнээс үүдэлтэй хэлхээн дэх процессууд юм.
Иймэрхүү үйл явц нь механик чичиргээтэй ижил хуулиар тодорхойлогддог боловч тэдгээр нь огт өөр физик шинж чанартай байдаг. Цахилгаан үзэгдлүүд нь хүч, хүчдэл, хувьсах гүйдэл бүхий цахилгаан соронзон үйл явцын онцгой тохиолдол юм.
Оцилляторын хэлхээ
Энэ нь цуваа холбогдсон ороомог, тодорхой багтаамжтай конденсатор, эсэргүүцлийн эсэргүүцэл зэргээс бүрдсэн цахилгаан хэлхээ юм.
Хүчтэй хэлхээ тогтвортой тэнцвэрийн төлөвт байх үед конденсатор цэнэггүй бөгөөд ороомогоор цахилгаан гүйдэл гүйдэггүй.
Гол онцлогуудын дундцахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь мөчлөгийн давтамжийг тэмдэглэдэг бөгөөд энэ нь цаг хугацааны хувьд цэнэгийн хоёр дахь дериватив юм. Цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн үе шат нь синус (косинус) хуулиар тодорхойлсон гармоник хэмжигдэхүүн юм.
Тэмцэх хэлхээний хугацааг Томсоны томъёогоор тодорхойлно, конденсаторын багтаамж, түүнчлэн гүйдэлтэй ороомгийн индукцийн утгаас хамаарна. Хэлхээний гүйдэл нь синусын хуулийн дагуу өөрчлөгддөг тул та тодорхой цахилгаан соронзон долгионы фазын шилжилтийг тодорхойлох боломжтой.
Хувьсах гүйдэл
Индукцийн тодорхой утга бүхий жигд соронзон орон дотор тогтмол өнцгийн хурдаар эргэлддэг фрэймд гармоник EMF тодорхойлогддог. Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукцийн хуулийн дагуу тэдгээр нь соронзон урсгалын өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь синусоид утга юм.
Гадны EMF эх үүсвэрийг хэлбэлзлийн хэлхээнд холбох үед түүний дотор эх үүсвэрийн өөрийн давтамжтай тэнцүү утгатай мөчлөгийн давтамж ώ-тэй албадан хэлбэлзэл үүсдэг. Цэнэглэх үед боломжит зөрүү гарч ирэх, хэлхээнд гүйдэл үүсэх болон бусад физик хэмжигдэхүүнүүд үүсдэг тул тэдгээр нь унтрахгүй хөдөлгөөнүүд юм. Энэ нь лугшилтын физик хэмжигдэхүүн гэж нэрлэгддэг хүчдэл, гүйдлийн гармоник өөрчлөлтийг үүсгэдэг.
50 Гц-ийн утгыг хувьсах гүйдлийн үйлдвэрлэлийн давтамж гэж авна. Хувьсах гүйдлийн дамжуулагчаар дамжин гарах дулааны хэмжээг тооцоолохын тулд хамгийн их чадлын утгыг ашигладаггүй, учир нь энэ нь зөвхөн тодорхой хугацаанд хүрдэг. Ийм зорилгоор өргөдөл гаргана ууДундаж чадал нь дүн шинжилгээ хийх хугацаанд хэлхээгээр дамжиж буй бүх энергийг түүний утгатай харьцуулсан харьцаа юм.
Хувьсах гүйдлийн утга нь тогтмол гүйдэлтэй тохирч байгаа бөгөөд энэ нь хувьсах гүйдлийнхтэй ижил хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.
Трансформатор
Энэ нь цахилгаан эрчим хүчийг их хэмжээгээр алдагдуулахгүйгээр хүчдэлийг нэмэгдүүлж, бууруулдаг төхөөрөмж юм. Энэхүү загвар нь утас ороомогтой хоёр ороомог бэхлэгдсэн хэд хэдэн хавтангаас бүрдэнэ. Анхдагч нь хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэрт холбогдсон ба хоёрдогч нь цахилгаан эрчим хүч хэрэглэдэг төхөөрөмжүүдэд залгагдсан байдаг. Ийм төхөөрөмжийн хувьд хувиргах харьцааг ялгадаг. Өсгөх трансформаторын хувьд энэ нь нэгээс бага, өсгөгч трансформаторын хувьд 1-тэй тэнцүү байна.
Автомат хэлбэлзэл
Эдгээрийг гадны эх үүсвэрээс эрчим хүчний хангамжийг автоматаар зохицуулдаг систем гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийн дотор явагддаг үйл явц нь үе үе унтрахгүй (өөрөө хэлбэлзэлтэй) үйлдлүүд гэж тооцогддог. Ийм системд цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн хоолой үүсгэгч, хонх, цаг орно.
Өөр өөр биетүүд өөр өөр чиглэлийн хэлбэлзэлд нэгэн зэрэг оролцох тохиолдол бас байдаг.
Хэрэв та ижил далайцтай ийм хөдөлгөөнүүдийг нийлүүлбэл илүү их далайцтай гармоник хэлбэлзлийг олж авах боломжтой.
Фурье теоремын дагуу нарийн төвөгтэй процессыг задалж болох энгийн хэлбэлзлийн системийн багцыг гармоник спектр гэж үздэг. Энэ нь бүх энгийн хэлбэлзлийн далайц ба давтамжийг заадагийм систем. Ихэнх тохиолдолд спектрийг график хэлбэрээр тусгадаг.
Хэвтээ тэнхлэгт давтамжийг тэмдэглэсэн бөгөөд ийм хэлбэлзлийн далайцыг ордны тэнхлэгийн дагуу харуулав.
Аливаа хэлбэлзлийн хөдөлгөөн: механик, цахилгаан соронзон, тодорхой физик хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог.
Юуны өмнө эдгээр үзүүлэлтүүдэд далайц, үе, давтамж орно. Параметр бүрийн хувьд математикийн илэрхийлэл байдаг бөгөөд энэ нь тооцоолол хийх, хүссэн шинж чанарыг тоон байдлаар тооцоолох боломжийг олгодог.
