Конспект лекций по УД Физика (1 курс, СПО, технический профиль ). Конспект лекций для студентов 1 курса всех форм обучения Специальность 19. 02. 10 Технология продукции общественного питания
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
19.4. Вынужденные колебания Рассмотренные ранее колебания происходили с собственной частотой 0, определяемой параметрами самой колебательной системы. Чтобы в реальной колебательной системе получить незатухающие колебания, необходимо компенсировать потери энергии. Колебания, возникающие под действием внешней периодически изменяющейся силы, называют вынужденными колебаниями. За счет внешней силы периодически компенсируются потери энергии системы. Характер вынужденных колебаний определяется как внешней силой, так и свойствами самой системы. По прошествии некоторого промежутка времени в системе устанавливаются вынужденные колебания с частотой, равной частоте внешней силы. Пусть вынужденные колебания возникают под действием внешней периодически изменяющейся силы  ,где F0 – амплитуда вынуждающей силы, – циклическая частота. Определим амплитуду вынужденных колебаний, считая, что затухание отсутствует. В этом случае на тело массой m действуют сила Fвн и квазиупругая сила  .В соответствии со вторым законом Ньютона:  учитывая, что  , а  , получим откуда  ,где  – амплитуда вынужденных колебаний. Анализируя выражение для амплитуды, можно сделать вывод, что чем меньше разность  , тем больше амплитуда вынужденных колебаний. С приближением частоты вынуждающей силы к частоте собственных колебаний колебательной системы амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. В идеальных колебательных системах (отсутствуют силы сопротивления и трения) амплитуда вынужденных колебаний при  максимальна и стремится к бесконечности. Реальные колебательные системы характеризуются коэффициентом затухания ; в них амплитуда конечна и достигает наибольшего значения при частоте, несколько меньшей 0.Р  езонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, когда частота колебаний приближается к частоте собственных колебаний системы. На рисунке приведены резонансные кривые для различных коэффициентов затухания, откуда видно, что с увеличением коэффициента затухания кривые становятся более пологими. Явление механического резонанса впервые было описано Г. Галилеем. Механический резонанс может быть как полезным, так и вредным. Явление резонанса используется в вибромашинах, работающих в горнодобывающей области, в электро- и радиотехнике. Вредное действие резонанса связано с разрушениями, которые он может вызвать. Чтобы предотвратить нежелательные последствия резонанса, необходимо при конструировании различных сооружений и машин учитывать даже небольшие периодически действующие силы и вибрации или использовать успокоители колебаний, основанные на явлении антирезонанса. |