Moni fysiikka jää joskus käsittämättömäksi. Eikä aina ole niin, että ihminen vain lukee vähän tästä aiheesta. Joskus aineisto on annettu niin, että fysiikan perusteisiin perehtymättömän ihmisen on yksinkertaisesti mahdotonta ymmärtää sitä. Yksi melko mielenkiintoinen osa, jota ihmiset eivät aina ymmärrä ensimmäisellä kerralla ja pystyvät ymmärtämään, ovat jaksolliset värähtelyt. Ennen kuin selitämme jaksollisten värähtelyjen teoriaa, puhutaanpa hieman tämän ilmiön löytämisen historiasta.
Historia
Jaksottaisten värähtelyjen teoreettiset perusteet tunnettiin muinaisessa maailmassa. Ihmiset näkivät kuinka aallot liikkuvat tasaisesti, kuinka pyörät pyörivät, kulkevat saman pisteen läpi tietyn ajan kuluttua. Näistä näennäisesti yksinkertaisista ilmiöistä sai alkunsa värähtelyn käsite.
Ensimmäistä näyttöä värähtelyjen kuvauksesta ei ole säilynyt, mutta tiedetään varmasti, että Maxwell ennusti teoriassa yhden niiden yleisimmistä tyypeistä (eli sähkömagneettisen) vuonna 1862. 20 vuoden kuluttua hänen teoriansa vahvistettiin. Sitten Heinrich Hertz suoritti sarjan kokeita, jotka osoittivat sähkömagneettisten a altojen olemassaolon ja tiettyjen niille ainutlaatuisten ominaisuuksien olemassaolon. Kuten käy ilmi, valoon sähkömagneettinen a alto ja noudattaa kaikkia asiaankuuluvia lakeja. Muutama vuosi ennen Hertziä oli mies, joka esitteli tiedeyhteisölle sähkömagneettisten a altojen synnyn, mutta koska hän ei ollut teoriassa yhtä vahva kuin Hertz, hän ei pystynyt todistamaan, että kokeen menestys oli johtuu juuri värähtelyistä.
Olemme hieman ohi aiheen. Seuraavassa osiossa tarkastellaan tärkeimpiä esimerkkejä jaksollisista värähtelyistä, joita voimme tavata arjessa ja luonnossa.
Näkymät
Näitä ilmiöitä esiintyy kaikkialla ja koko ajan. Ja jo esimerkkinä mainittujen a altojen ja pyörien pyörimisen lisäksi voimme havaita kehossamme ajoittain tapahtuvia heilahteluja: sydämen supistuksia, keuhkojen liikettä ja niin edelleen. Jos lähennät ja siirryt elimiämme suurempiin esineisiin, voit nähdä vaihtelut tieteessä, kuten biologiassa.
Esimerkki on populaatioiden lukumäärän säännölliset vaihtelut. Mikä tämän ilmiön merkitys on? Missä tahansa populaatiossa on aina kasvua ja sitten laskua. Ja tämä johtuu useista eri tekijöistä. Tilan rajallisuudesta ja monista muista tekijöistä johtuen väestö ei voi kasvaa loputtomiin, joten luonto on luonnollisten mekanismien avulla oppinut vähentämään määrää. Samanaikaisesti esiintyy lukujen vaihtelua. Sama tapahtuu ihmisyhteiskunnassa.
Kesketään nyt tämän käsitteen teoriasta ja analysoidaan joitain kaavoja, jotka koskevat sellaista käsitettä kuin jaksolliset värähtelyt.
Teoria
Jaksottaiset vaihtelut ovat erittäin mielenkiintoinen aihe. Mutta kuten kaikissa muissakin, mitä pidemmälle sukeltat - sitä käsittämättömämpää, uutta ja monimutkaisempaa. Tässä artikkelissa emme mene syvälle, vaan kuvaamme vain lyhyesti värähtelyjen pääominaisuuksia.
Jaksottaisten värähtelyjen pääominaisuudet ovat värähtelyjen jakso ja taajuus. Jakso osoittaa, kuinka kauan aallon palautuminen alkuperäiseen asentoonsa kestää. Itse asiassa tämä on aika, joka kuluu aallolta kulkeakseen etäisyys viereisten harjojensa välillä. On toinenkin arvo, joka liittyy läheisesti edelliseen. Tämä on taajuus. Taajuus on jakson käänteinen ja sillä on seuraava fyysinen merkitys: se on tietyn avaruusalueen läpi kulkeneiden aallonharjojen lukumäärä aikayksikköä kohti. Jaksottaisten värähtelyjen taajuudella, jos se esitetään matemaattisessa muodossa, on kaava: v=1/T, missä T on värähtelyjakso.
Ennen kuin hyppäämme johtopäätökseen, puhutaanpa hieman siitä, missä säännöllisiä vaihteluja havaitaan ja kuinka niiden tietäminen voi olla hyödyllistä elämässä.
Hakemus
Olemme jo tarkastelleet jaksottaisten värähtelyjen tyyppejä edellä. Vaikka sinua ohjaa luettelo heidän tapaamispaikoistaan, on helppo ymmärtää, että he ympäröivät meitä kaikkialla. Kaikki sähkölaitteet lähettävät sähkömagneettisia a altoja. Lisäksi puhelimesta puhelimeen viestintä tai radion kuuntelu ei olisi mahdollista ilman niitä.
Ääniaallot ovat myös värähtelyjä. Sähköjännitteen vaikutuksesta erityinen kalvo missä tahansa äänigeneraattorissaalkaa värähdellä luoden tietyn taajuuden a altoja. Kalvon jälkeen ilmamolekyylit alkavat värähdellä, mikä lopulta saavuttaa korvamme ja havaitaan äänenä.
Johtopäätös
Fysiikka on erittäin mielenkiintoinen tiede. Ja vaikka näyttäisikin siltä, että tiedät siinä kaiken, mikä voi olla hyödyllistä jokapäiväisessä elämässä, on silti olemassa sellainen asia, jota olisi hyödyllistä ymmärtää paremmin. Toivomme, että tämä artikkeli on auttanut sinua ymmärtämään tai muistamaan materiaalia värähtelyjen fysiikasta. Tämä on todellakin erittäin tärkeä aihe, jonka teorian käytännön soveltaminen löytyy nykyään kaikki alta.
