Drifts vibrasjoner - vibrasjoner fase

Oscillasjon prosesser - en viktig del av moderne vitenskap og teknologi, slik at de alltid betalt oppmerksomhet til studiet som en av de "evige" problemer. Oppgaven med noen kunnskap - ikke ren nysgjerrighet, og dens bruk i hverdagen. Og for dette, er det daglig, og det er nye tekniske systemer og mekanismer. De er på farten, viser sin essens, å gjøre noe arbeid, eller løst, beholde potensial under visse betingelser, gå til staten av bevegelse. Hva er bevegelse? Uten å gå inn i jungle, tar vi den enkleste tolkning: en forandring av materialet posisjonen av legemet i forhold til et hvilket som helst koordinatsystem, som konvensjonelt anses løst.

Blant det store antall av mulige valg for bevegelse av spesiell interesse er oscillerende, som er kjennetegnet ved at systemet gjentar endring av dets opprinnelse (eller av fysiske størrelser) med jevne mellomrom - sykluser. Slike vibrasjoner er kalt periodisk eller syklisk. Blant dem er en separat klasse av oversvingninger, i hvilken de karakteristiske tegn (hastighet, akselerasjon, posisjon i rommet, etc.) varierer sinusformet over tid, dvs., ha en sinusform. En bemerkelsesverdig egenskap av harmoniske svingninger er at deres kombinasjonen er noen andre alternativer, inkludert og ikke-harmoniske. En meget viktig konsept i fysikk er "fase svingninger", noe som betyr at posisjonen av det oscillerende legeme fiksering på et bestemt tidspunkt. Fase målt i vinkel enheter - radianer ganske vilkårlig, på samme måte som en enkel måte å forklare de periodiske prosesser. Med andre ord, det bestemmer faseverdien av den nåværende tilstand av det oscillerende system. Ellers kan det ikke - fordi fasesvingninger er argumentet av den funksjon som beskriver disse svingningene. Den sanne verdi av fasen til den bevegelse av den vibrasjonsmessige karakter kan indikere koordinatene, hastighet og andre fysiske parametre som varierer sinusformet, men felles for dem er tidsavhengighet.

Demonstrere at denne fasen av svingningen er ikke vanskelig - det ville kreve et enkelt mekanisk system - tråden, r lang, og som henger på det "materiale point" - bob. Vi fikse tråden i midten av et rektangulært koordinatsystem og tvinge vår "pendel" cool. La oss anta at han var villig til å gjøre det med en vinkelhastighet w. Deretter, i løpet av tiden t lastdreievinkel er φ = wt. I tillegg bør dette uttrykk betraktes som den innledende fasen av svingningen til vinkel φ0 - stilling av systemet før bevegelsen. Dermed vil den totale rotasjonsvinkel, blir den fase beregnes fra forholdet φ = wt + φ0. Da uttrykket for harmonisk funksjon og et fremspring koordinat belastning på X-aksen, kan vi skrive:

x = a * cos (wt + * 0), hvor A - oscillasjonsamplituden, i dette tilfellet er lik r - radius av filamentet.

Tilsvarende er den samme projeksjon på Y-aksen skrives som følger:

y = A * sin (wt + φ0).

Det skal forstås at fasen av svingningen betyr i dette tilfellet betyr ikke måle rotasjons "vinkel", og den vinkelmessige utstrekningen av tid som uttrykker den tid i vinkelenheter. I løpet av denne tiden lasten dreies med en viss vinkel, som kan bli entydig bestemt fra det faktum at vinkelhastigheten for sykliske svingninger w = 2 * π / T, hvor T - oscillasjonsperiode. Følgelig, hvis en periode korresponderer til rotasjon gjennom 2n radianer, den del av periodetiden kan bli proporsjonalt uttrykkes som en brøkdel av vinkelen til den fulle rotasjon av 2π.

Svingninger eksisterer ikke av seg selv - det lyd, lys, vibrasjon er alltid en superposisjon, superposisjon av et stort antall svingninger fra en rekke kilder. Selvfølgelig er et resultat av overlagring av to eller flere vibrasjoner påvirker deres parametere, inkludert og fase oscillasjoner. Formel totale svingning vanligvis ikke harmoniske, og dermed kan ha en meget komplisert form, men dette bare blir mer interessant. Som diskutert ovenfor, kan en hvilken som helst ikke-harmonisk oscillator være representert som et stort antall harmoniske av samme amplitude, frekvens og fase. I matematikk, er denne operasjon kalt "ekspansjon av i en rad", og er mye brukt i beregningene, for eksempel styrken av konstruksjoner og anlegg. Grunnlaget for disse beregningene er studiet av oversvingninger med alle parametere, inkludert fase.