§ 26 ВПЛИВ РЕЗОНАНСУ І БОРОТЬБА З НИМ
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.
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.
Ми наводили приклади шкідливих наслідків резонансу. Але є і корисні.
З важливими застосуваннями резонансу ми ознайомимося в подальшому.
1. Два маятника є кульки однакового радіусу, підвішені на нитках рівної довжини. Маси кульок різні. Коливання якого з маятників припиняться швидше: легкого або важкого!
2. Чи доводилося вам спостерігати явище резонансу будинку або на вулиці!
3. Для того щоб утримати відчинені двері у вестибюлі метро (двері відкриваються в обидві сторони і повертається в положення рівноваги пружинами), потрібно докласти до ручки дверей силу близько 50 Н. Чи можна відкрити двері, приклавши до ручки силу 0,005 Н! (Тертям в петлях двері знехтувати.)
4. За якої умови резонансні властивості коливальної системи проявляються чітко!
* * *
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.
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.