"Резонанс і боротьба з ним"
Кожному інженеру знайоме явище резонанс. Без нього б не було музичних інструментів, радіозв'язку, а безліч природних явищ від космічного до субатомного масштабу - просто не мало б місця. Прояв резонансу не завжди сприятливі: коливання можуть досягти амплітуди, на яку система не була розрахована, що призведе до її руйнування і пошкодження.
Резонамнс - явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, яке настає при наближенні частоти зовнішнього впливу до деяких значень (резонансним частотам), що визначаються властивостями системи.
Ефективне руйнування Такомского моста в США в 1940р відбулося якраз з - за недемпфірованного резонансу. Резонанс часто виявляється причиною відмов електронних систем.
На щастя, частоти, на яких виникає резонанс, можна визначити на етапі проектування. Однак розрахунок резонансу значно ускладнюється при протіканні нелінійних процесів. Коли магнітний потік в сердечнику (трансформатора).
Перевищує певну величину, передбачити резонанс стає набагато складніше. Така ситуація часто спостерігається при розрахунку трансформаторів напруги перетворює високу напругу в низьке для використання в цілях вимірювань або захисту.
Якщо коливальна система знаходиться під дією зовнішньої періодичної сили, то може наступити резонанс і пов'язане з ним різке збільшення амплітуди коливань.
Будь-яке пружне тіло, будь то міст, станина машини, її вал, корпус корабля, являє собою коливальну систему і характеризується власними частотами коливань. При роботі двигунів нерідко виникають періодичні зусилля, пов'язані з рухом частин двигуна (наприклад, поршнів) або з недостатньо точної центрування їх обертових деталей (наприклад, валів). Якщо частота цих періодичних зусиль збігається з частотою вільних коливань системи, то виникає резонанс. Амплітуда коливань може зрости настільки, що можлива поломка машин, хоча напруга в матеріалі і не перевищує межі міцності при статичних навантаженнях. Справа в тому, що залізо, сталь та інші матеріали при змінних навантаженнях з часом втрачають міцність, після чого раптово руйнуються.
У всіх цих випадках приймаються спеціальні заходи, щоб не допустити настання резонансу або послабити його дію. Для цього збільшують тертя в системі або ж добиваються, щоб власні частоти коливань не збігалися з частотою зовнішньої сили. Відомі випадки, коли доводилося перебудовувати океанські лайнери, щоб зменшити вібрацію. резонанс амплітуда коливання частота
При переході через міст військовим частинам забороняється йти в ногу. Стройовий крок призводить до періодичного впливу на міст. Якщо випадково частота цього впливу співпаде з власною частотою коливань мосту, то він може зруйнуватися.
Це були приклади шкідливих наслідків резонансу. Але є і корисні:
Корисні властивості резонансу:
· На явищі резонансу заснований пристрій частотоміра - приладу для вимірювання частоти змінного струму. Прилад складається з набору пружних пластин. Пластини закріплені на загальній планці. Кожна пластина має власною частотою коливань, що залежить від її пружних властивостей, довжини і маси.
· Власні частоти коливань пластин відомі. Під дією електромагніта планка, а з нею разом все пластини здійснюють вимушені коливання. Але лише та пластина, власна частота коливань якої збігається з частотою коливань планки, матиме більшу амплітуду коливань.
· Це і дозволяє визначити частоту змінного струму.
Отже, ми ознайомилися з механічними коливаннями. Звернемо увагу на одну загальну для всіх коливань особливість, що відрізняє їх від інших видів механічного руху.
Як правило, при розгляді механічного руху тіла (наприклад, руху космічного корабля або планети під дією сил всесвітнього тяжіння) потрібно буває визначити положення тіла і його швидкості в будь-який момент часу. Але при вивченні періодичних коливальних процесів особливий інтерес представляють спільні ознаки, що характеризують повторюваність в русі, а не положення і швидкість тіла, що коливається в будь-який момент часу. Важливо знати амплітуду, період і фазу коливань, т. Е. Величини, що характеризують процес в цілому. При вимушених коливаннях треба знати відношення частоти змушує сили ю і частоти вільних коливань. Саме воно визначає амплітуду і фазу коливань.
Розміщено на Allbest.ru