Svārstības ir sava veidaperiodiska kustība. Kustība tiek uzskatīta par periodisku, ja tā atkārtojas pēc regulāriem laika intervāliem, tāpat kā kustība šujmašīnas adatas, dakšas dakšu kustības un korpusa, kas piekārts no atsperes. Ja daļiņa pārvietojas uz priekšu un atpakaļ pa to pašu ceļu, tās kustība tiek uzskatīta par svārstīgu vai vibrējošu, unbiežumsšī kustība ir viena no vissvarīgākajām fiziskajām īpašībām.
Daļiņas nobīdi, kas veic periodisku kustību, var izteikt sinusa un kosinusa funkcijās. Tā kā šīs funkcijas sauc par harmoniskām funkcijām, periodisko kustību sauc arī par harmonisko kustību.
Kas ir vienkāršā harmoniskā kustība?
Starp visiem svārstību veidiemvienkārša harmoniska kustība(SHM) ir vissvarīgākais veids. SHM dažāda lieluma un virziena spēks iedarbojas uz daļiņu. Ir svarīgi atzīmēt, ka SHM ir svarīgs pielietojums ne tikai mehānikā, bet arī optikā, skaņā un atomu fizikā.
Tiek teikts, ka ķermenis veic lineāru vienkāršu harmonisku kustību, ja
- Tas periodiski pārvietojas uz priekšu un atpakaļ pa taisnu līniju.
- Tā paātrinājums vienmēr ir vērsts uz vidējo stāvokli.
- Tā paātrinājuma lielums ir proporcionāls tā nobīdes lielumam no vidējās pozīcijas.
Vienādojums:
F = -Kx
lieto, lai definētu lineāru vienkāršu harmonisku kustību (SHM), kurFir atjaunojošā spēka lielums;xir mazais nobīde no vidējā stāvokļa; unKir spēka konstante. Negatīvā zīme norāda, ka spēka virziens ir pretējs pārvietošanās virzienam.
Daži vienkāršas harmoniskas kustības piemēri ir vienkārša svārsta kustība mazām šūpolēm un vibrējošs magnēts vienmērīgā magnētiskā indukcijā.
Kāda ir svārstību amplitūda?
Apsveriet daļiņu, kas veic svārstības pa ceļu QOR ar vidējo pozīciju O un Q un R kā galējo stāvokli abās O. pusēs. Pieņemsim, ka noteiktā svārstību brīdī daļiņa atrodas pie P. Attālumu, ko daļiņa nobrauc no vidējās pozīcijas, sauc par tā pārvietojumu (x) t.i., OP =x.
Pārvietojumu vienmēr mēra no vidējā stāvokļa, lai kāds arī būtu sākuma punkts. Piemēram, pat ja daļiņa pārvietojas no R uz P, pārvietojums joprojām paliekx.
Theamplitūda (A) svārstībuir definēts kā maksimālais pārvietojums (xmaks) daļiņas vidējā stāvokļa abās pusēs, t.i.,A= OQ = VAI.Avienmēr tiek uzskatīts par pozitīvu, un tāpēc svārstību formulas amplitūda ir tikai nobīdes lielums no vidējās pozīcijas. Attālums QR = 2Asauc par svārstību ceļa garumu vai pakāpi vai svārstīgās daļiņas kopējo ceļu.
Svārstību biežuma formula
Periods (T) svārstību definē kā laiku, kas daļiņai vajadzīgs vienas svārstības pabeigšanai. Pēc laikaT, daļiņa iet caur to pašu pozīciju tajā pašā virzienā.
Svārstību definēšanas biežums ir vienkārši daļiņu vienā sekundē veikto svārstību skaits.
InTsekundes daļiņa pabeidz vienu svārstību.
Tāpēc svārstību skaits vienā sekundē, t.i., tā frekvencef, ir:
f = \ frac {1} {T}
Svārstību frekvenci mēra ciklos sekundē vai hercos.
Svārstību frekvences tips
Cilvēka auss ir jutīgs pret frekvencēm, kas atrodas starp 20 Hz un 20 000 Hz, un šajā diapazonā esošās frekvences sauc par skaņas vai dzirdamajām frekvencēm. Frekvences, kas pārsniedz cilvēka dzirdes diapazonu, sauc par ultraskaņas frekvencēm, bet frekvences, kas ir zem dzirdamās, sauc par infraskaņas frekvencēm. Vēl viens ļoti pazīstams termins šajā kontekstā ir “virsskaņas”. Ja ķermenis pārvietojas ātrāk nekā skaņas ātrums, tiek teikts, ka tas pārvietojas virsskaņas ātrumā.
Radioviļņu (svārstīga elektromagnētiskā viļņa) frekvences tiek izteiktas kilohercos vai megahercos, savukārt redzamās gaismas frekvences ir simtiem terrahercu.