Reja: Tebranishlar haqida umumiy ma`lumotlar. Garmonik tebranishlar. Matematik mayatnik. Garmonik tebranishlar energiyasi. Majburiy tebranishlar. Rezonans. Elastik to`lqinlar Ko`ndalang va bo`ylama to`lqinlar

Matematik mayatnik. Matematik mayatnik deb vaznsiz va cho`zilmaydigan uzun ipga osilgan va ogirlik kuchi tasirida tebranma harakat qila oladigan moddiy nuqtaga aytiladi.

Uzun ingichka ipga osilgan kichikroq ogir sharcha matematik mayatnik bo`la oladi. Matematik mayatnikning hususiy tebranishlari chastotasi va davri quyidagicha bo`ladi:

 

va 
 

Ohirgi formuladan ko`rinadiki, kichik ogishlarda matematik mayatnik tebranishlarining davri kvadrat ildiz ostdagi majatnik uzunligiga to`gri, ogirlik kuchi tezlanishiga teskari mutanosib bo`lib, mayatnik tebranishlarining amlitudasi va massasiga bogliq emas.

Garmonik tebranishlar energiyasi. Garmonik tebranayotgan sistema kinetik va kvazielastik kuchlar tasiridan hosil qilgan potensial energiyaga ega bo`ladi.

Agar tebranayotgan sistemaning massasi m va tezligi  bo`lsa, formulani nazarga olib, kinetik energiya uchun quyidagi ifodani iozish mumkin: 

 

Kvazielastik kuchlar tasiridan hosil bo`lgan potensial energiya ham elastik deformasiyalangan jismning potensial energiyasi singari ifodalanadi, yani siljish kvadratiga munanosib bo`ladi. U holda (48) formulani nazarga olib, potensial energiya uchun quyidagi ifodani hosil qilamiz:

Biroq  ekanligini hisobga olsak,

 

(52) va (53) formulalardan ko`rinishicha, garmonik tebranayotgan sistemaning kinetik va potensial energiyalari davriy ravishda o`zgarib turadi.

Sistemaning to`liq energiyasi uning kinetik va potensial energiyalarining yigindisiga teng bo`ladi, yani: 

 

Shunday qilib, garmonik tebranishning to`liq energiyasi o`zgarmas va amplitudaning kvadratiga to`gri mutanosib ekan.

Majburiy tebranishlar. Erkin tebranishlardan amalda kamdan–kam foydalaniladi. Istalgancha uzoq vaqt davom eta oladigan so`nmas tebranishlar esa katta amaliy ahamiyatga ega. So`nmas tebranishlarni hosil qilish uchun tebranuvchi sistema energiyasining kamayishini chetdan to`ldirib turish lozim. Buning eng qulay usuli sistemaga davriy o`zgarib turuvchi kuch bilan tasir etib turishdir.

Davriy o`zgarib turuvchi tashqi kuch tasirida bo`ladigan tebranishlarni majburiy tebranishlar deb ataladi, bu kuchni majburiy etuvchi kuch, tebranuvchi sistemani esa majburiy sistema deyiladi.

Odatda, majbur etuvchi kuch sifatida vaqt buyicha sinus yoki kosinus qonuni bilan o`zgaradigan kuchdan foydalaniladi. Bunday kuchning ifodasi 

ko`rinishda bo`ladi, bu erda  –kuchning amplituda (maksimal) qiymati,  –kuch tebranishlarining doyraviy chastotasi.

Rezonans. Majburiy tebranishlar amplitudasining majbur etuvchi kuch chastotasiga bogliqligi shunga olib keladiki, bunda  chastota chastotaga yaqinlashganda () () ayirma nolga intilib, x₀ amplituda esa cheksiz katta () bo`ladi. Haqiqatda esa ishqalanish tufayli majburiy tebranishlar amplitudasi chekli bo`lib qoladi.

Sistemaning majburiy tebranishlari chastotasi hususiy tebranishlari chastotasiga yaqinlashganda tebranishlar amlitudasining keskin ortib ketish hodisasi rezonans deb ataladi. Rezonans ro`y beradigan chastota rezonans chastota deb ataladi.

Rezonans hodisasi har qanday tabiatli tebranishlarda kuzatiladi. Bu hodisadan, masalan, akustikada tovushni kuchaitirishda, radiotehnikada elektr tebranishlarni kuchaitirishda keng foydalaniladi.

Bazi hollarda rezonans zararli tasir ko`rsatadi. Rezonans tufayli inshootlar (ko`priklar, tayanchlar, binolar va boshqalar), mehanizmlar (masalan, stanoklar, motorlar va boshqalar) kuchli titrashi natijasida emirilishi mumkin. Shuning uchun inshootlarni ko`rishda mehanizmlarning tebranish chastotalari bilan inshootlarning hususiy tebranishlari orasida farq bo`lishi taminlanadi.