Värähtely on eräänlainenjaksollinen liike. Liikkeen sanotaan olevan säännöllinen, jos se toistaa itsensä säännöllisten aikavälejen jälkeen, kuten liike ompelukoneen neulasta, virityshaarukan piikkien liike ja jousesta ripustettu runko. Jos hiukkanen liikkuu edestakaisin samaa polkua pitkin, sen liikkeen sanotaan olevan värähtelevä tai värähtelevä, jataajuustämä liike on yksi sen tärkeimmistä fyysisistä ominaisuuksista.
Jaksollisen liikkeen suorittavan hiukkasen siirtymä voidaan ilmaista sini- ja kosini-funktioilla. Koska näitä toimintoja kutsutaan harmonisiksi toiminnoiksi, jaksollinen liike tunnetaan myös harmonisena liikkeenä.
Mikä on yksinkertainen harmoninen liike?
Kaiken tyyppisten värähtelyjen joukossayksinkertainen harmoninen liike(SHM) on tärkein tyyppi. SHM: ssä vaihtelevan suuruinen ja suuntainen voima vaikuttaa hiukkasiin. On tärkeää huomata, että SHM: llä on tärkeitä sovelluksia paitsi mekaniikassa, myös optiikassa, äänessä ja atomifysiikassa.
Rungon sanotaan suorittavan lineaarisen yksinkertaisen harmonisen liikkeen, jos
- Se liikkuu edestakaisin suoraa linjaa pitkin.
- Sen kiihtyvyys on aina suunnattu keskimääräiseen asentoonsa.
- Kiihtyvyyden suuruus on verrannollinen sen siirtymän suuruuteen keskiasennosta.
Yhtälö:
F = -Kx
käytetään määrittelemään lineaarinen yksinkertainen harmoninen liike (SHM), jossaFon palautusvoiman suuruus;xon pieni siirtymä keskiasennosta; jaKon voimavakio. Negatiivinen merkki osoittaa, että voiman suunta on päinvastainen siirtosuuntaan.
Joitakin esimerkkejä yksinkertaisesta harmonisesta liikkeestä ovat yksinkertaisen heilurin liike pienille keinuille ja värisevä magneetti tasaisessa magneettisessa induktiossa.
Mikä on värähtelyamplitudi?
Tarkastellaan hiukkasta, joka suorittaa värähtelyn polulla QOR pitkin O: ta keskiasennona ja Q ja R äärimmäisinä asemina O.: n kummallakin puolella. Oletetaan, että tietyssä värähtelyhetkessä hiukkanen on P: ssä. Hiukkasen kulkemaa etäisyyttä keskiasennosta kutsutaan sen siirtymäksi (x) eli OP =x.
Siirtymä mitataan aina keskiasennosta riippumatta siitä, mikä voi olla lähtökohta. Esimerkiksi, vaikka hiukkanen liikkuu R: stä P: hen, siirtymä pysyy siltix.
amplitudi (A) värähtelystämääritellään suurimmaksi siirtymäksi (xenint) hiukkasen keskipisteen kummallakin puolella, ts.A= OQ = TAI.Aotetaan aina positiiviseksi, joten värähtelykaavan amplitudi on vain siirtymän suuruus keskiasennosta. Etäisyys QR = 2Akutsutaan värähtelevän hiukkasen polun pituudeksi tai värähtelyn laajuudeksi tai kokonaisreitiksi.
Värähtelytaajuuden kaava
Ajanjakso (T) värähtely on aika, jonka hiukkanen kuluttaa yhden värähtelyn suorittamiseen. Ajan jälkeenT, hiukkanen kulkee saman asennon läpi samaan suuntaan.
Värähtelymäärityksen taajuus on yksinkertaisesti hiukkasen yhdessä sekunnissa suorittamien värähtelyjen määrä.
SisäänTsekunnissa, hiukkanen suorittaa yhden värähtelyn.
Siksi värähtelyjen määrä sekunnissa, ts. Sen taajuusf, On:
f = \ frac {1} {T}
Värähtelytaajuus mitataan jaksoissa sekunnissa tai Hertz.
Värähtelytaajuuden tyyppi
Ihmiskorva on herkkä taajuuksille, jotka ovat välillä 20 Hz - 20000 Hz, ja tämän alueen taajuuksia kutsutaan ääni- tai äänitaajuuksiksi. Ihmisen kuuloalueen yläpuolella olevia taajuuksia kutsutaan ultraäänitaajuuksiksi, kun taas taajuuksia, jotka ovat kuultavan alueen alapuolella, kutsutaan infraäänitaajuuksiksi. Toinen hyvin tuttu termi tässä yhteydessä on ”yliäänentoisto”. Jos keho kulkee nopeammin kuin äänen nopeus, sanotaan matkustavan yliäänenopeuksilla.
Radiotaajuuksien (oskilloivan sähkömagneettisen aallon) taajuudet ilmaistaan kilohertseinä tai megahertseinä, kun taas näkyvän valon taajuudet ovat satojen terrahertsien alueella.