Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

вимушених коливань

   
 

, амплітуда і період яких визначаються характером зовнішнього впливу (приставка "авто" і вказує на те, що коливання виникають в самій системі, а не нав'язуються зовнішнім впливом). А. відрізняються і від вільних коливань (наприклад, коливань вільно підвішеного маятника, коливань сили струму в електричному контурі) тим, що, по-перше, вільні коливання поступово затухають, по-друге, їх амплітуда залежить від первинного "поштовху", що створює ці коливання. Прикладами А. можуть служити коливання, що здійснюються маятником годин, коливання струни в смичкових або стовпа повітря в духових музичних інструментах, електричні коливання в ламповому генераторі (див. Генерування електричних коливань ). Системи, в яких виникають А., називаються автоколивальними. Автоколивальні системи в багатьох випадках можна розділити на 3 основних елементи: 1) коливальну систему (у вузькому сенсі), 2) джерело енергії, за рахунок якого підтримуються А., і 3) пристрій, що регулює надходження енергії з джерела в коливальну систему. Ці 3 основних елементи можуть бути чітко виділені, наприклад, в годиннику , в яких маятник або баланс служить коливальної системою, пружинний або гирьовий завод - джерелом енергії, і, нарешті, анкерний хід - механізмом, регулюючим вступ енергії з джерела в систему. У ламповому генераторі коливальної системою служить контур, що містить ємність і індуктивність і що володіє малим активним опором; випрямляч (або батарея), що почуває напругою анод лампи, є джерелом енергії, а електронна лампа з елементом

зворотного зв'язку - пристроєм, що регулює надходження енергії з джерела в коливальний контур. У годиннику, наприклад, А. здійснюються таким чином ( рис. ). При проходженні хитного балансира

через певне положення (зазвичай двічі за період) спусковий пристрій підштовхує колесо балансира, повідомляючи йому енергію, необхідну для того, щоб компенсувати втрату енергії за полперіода коливань. Балансир годинника здійснює А. з амплітудою, цілком визначуваною властивостями годинникового механізму. Однак для того, щоб ці А. виникли, зазвичай потрібно не тільки завести пружинний завод, але і злегка струсити годинник, тобто повідомити початковий поштовх балансиру. Т. о., Годинник - це в більшості випадків автоколивальних система без самозбудження. У духових інструментах продування струменя повітря підтримує А. стовпа повітря в трубі інструменту, а в струнних смичкових інструментах А. підтримуються силою тертя, що діє між смичком і струною. Щоб коливання були незатухающими, що надходить з джерела в систему енергія повинна компенсувати втрати енергії в самій системі. Така компенсація відбувається в цілому за період коливань; але в одні частини періоду надходить енергія може перевищувати втрати в системі, в інші, навпаки, втрати в системі можуть перевищувати надходження енергії в неї. Те значення амплітуди коливань, при якому відбувається компенсація втрат в цілому за період, і є стаціонарним (що не змінюються з часом) значенням амплітуди А. Такий баланс надходження і втрат енергії виявляється можливим тільки при певних значеннях амплітуди А. (у простих випадках тільки при одному значенні). 1 Зазвичай при значеннях амплітуди коливань, менших стаціонарною, надходження енергії в систему перевищує втрати в ній, внаслідок чого амплітуда коливань зростає і досягає стаціонарного значення. Зокрема, якщо в систему надходить енергія більше, ніж втрачається в ній при як завгодно малих амплітудах коливань, то відбувається самозбудження коливань. Навпаки, при амплітудах, що перевищують стаціонарне значення, втрати енергії в системі зазвичай перевищують надходження енергії з джерела, внаслідок чого амплітуда коливань зменшується і також досягає стаціонарного значення. Т. о., Відхилення амплітуди А. у ту або іншу сторону від стаціонарного значення затухають, і А. у цих випадках стійкі. 2 и 3 Проте в деяких випадках відхилення амплітуди коливань від стаціонарного значення і порушення компенсації втрат енергії в системі приводять до подальшого зростання відхилень амплітуди від стаціонарного значення. Це буде мати місце, якщо при зменшенні амплітуди втрати починають переважати над надходженням енергії або, навпаки, при збільшенні амплітуди надходження енергії починає переважати над втратами. У цьому випадку А. нестійкі, і, внаслідок наявності у всякій реальній системі неминучих обурень і поштовхів, такі А. тривалий час існувати не можуть.

Форма А. може бути різною. Якщо

добротність коливальної системи

велика, тобто втрати енергії в коливальній системі відносно малі, то для підтримки А. у систему за період має надходити кількість енергії, дуже мале в порівнянні з повною енергією коливальної системи. При цьому характер процесів, що відбуваються майже не змінюється в порівнянні з тим, як вони протікали б в системі без надходження енергії. У цьому випадку період і форма А. будуть дуже близькі до періоду і формі

власних коливань коливальної системи; якщо власні коливання в системі формою близькі до гармонійних, то А. також близькі до гармонійних. У систему з малою добротністю для підтримки А. повинна надходити енергія, вже не мала в порівнянні з енергією системи, що може істотно змінити характер відбуваються в ній; зокрема, форма А. може значно відрізнятися від синусоїдальної. Якщо за період А. розсівається вся накопичена в системі енергія (тобто система вже не коливальна, а аперіодична), то А. можуть дуже сильно відрізнятися за формою від синусоїдальних, тобто перетворитися на т. н. Релаксаційні коливання Можливість встановлення балансу енергії лише за певних значеннях амплітуди А. обумовлена ??наявністю в системі т. н. нелінійного елемента, властивості якого залежать від стану системи (наприклад, опору, який залежить від прикладеної до цього опору напруги).

Літ.: Горелік Р. С., Коливання і хвилі, 2 вид., М., 1959; Теодорчик К. Ф., Автоколивальні системи, 3 вид., М. - Л., 1952. .

С. Е. Хайкін.


Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Теодорчик К. Ф., Автоколебательные системы, 3 изд., М.- Л., 1952.

С. Э. Хайкин.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua