Võnkumine © Rain Ramm, Hans Univer 2009 Võnkumine üks osa perioodiliselt korduvatest liikumistest. Võnkumisel kordub liikumine võrdsete ajavahemike tagant. Nt: · Võnkumine on mootorikolvi üles-alla liikumine. Võnkumise liigid: · Vabavõnkumine · Sundvõnkumine · Sumbumatu võnkumine · Harmooniline võnkumine Vabavõnkumine Vabavõnkumine on võnkumine, mis toimub süsteemisiseste jõududega. Nt: · Niidi otsa riputatud kivi, kui miski talle tõuke annab. Sundvõnkumine Sundvõnkumine on võnkumine, mis toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul. Nt: · Õmblusmasina nõel, mis liigub üles-alla, kui käsi või mootor vänta ringi ajab. Sumbumatu võnkumine Sumbumatu võnkumine on võnkumine, kus hõõrdumisel tehtavat tööd tuleb millegagi kompenseerida. Nt: · Kellapendlile annavad lisaenergiat vedru või pommid.
muutumisega. Füüsikas tuuakse võnkumise olulise tunnusena sageli esile võnkuva suuruse muutumine ümber tasakaaluoleku. Võnkumist liigitatakse välismõju toimimise ja harmoonilise võnkumisega järgi..................................................................................... 3 Võnkumise liigid.........................................................................................................................4 Vabavõnkumine...................................................................................................................... 4 2. Süsteemi kehade vahelised hõõrdejõud peavad olema väikesed. Vastasel korral võnkumine sumbub kiiresti või ei teki üldse...................................................................... 4 Kui kaua võnguvad kehad vabalt?...................................................................................... 4 Sundvõnkumine........................
Võnkumine keha perioodiline edasi tagasi liikumine tasakaaluasendist ühele ja teisele poole. (pendel, kiik) Harmooniline võnkumine võnkumine, mida Saab kirjeldada sin/cos funkts abil. Vabavõnkumine (e oma võnkumine) võnku- Mised, mis toimuvad süsteemi seesmiste jõudude mõjul. Sumbuvvõnkumine võnkumine, kus hõõrde ja takistus jõudude tõttu võnke amplituud aja- jooksul pidevalt väheneb ja muutub lõpuks nulliks. Sundvõnkumine võnkumine, mis toimub Perioodiliselt muutuva välisjõu mõjul. (kell, patarei, elektri energ, raskusj, elastsusj) Resonants kui sundiva jõu sagedus ühtib süsteemi oma võnkesagedusega on tegemist resonantsiga. (laps kiigel)
energiat ..Tähis L L=m*v*r impulsimoment-keha impulsi ja pöörlemis raadiuse korrutis reaalse keha imp-keha üksikute punktide impulsi momentide summa Impulsimomendi jäävuseseadus-väli e jõumomendi puudumisel (st. suletud süsteemis) on impulsimoment jääv.L=mWr2 Võnkumine on perioodiline liikumine mis kordub võrdsete ajavahemike tagant, kusjuures keha läheb esialgsesse asendisse tagasi sama teed mööda. Võnkumise liigid-*sundvõnkumine; *vabavõnkumine Vabavõnkumine-võnkumine mis toim süsteemi siseste jõudude mõjul. Nt:kiik millele ei anta hoogu. Sundvõkumised-toimuvad välise, perioodilise jõu mõjul.(auto kolb) võnkeperiood-ühe võnke sooritamise aeg Tähis T, mõõt.1s T=t/N võnkesagedus-ajaühikus sooritatavate täisvõngete arv Tähis f, mõõt 1Hz hälve-keha kaugus tasakaaluasendist Tähis X mõõt 1m võnkeamplituut-suurim kaugus tasakaaluasendist e. max hälve, tähis x0
Juhan Liivi nim. Alatskivi Keskkool Evelin Pärn ja Aive Ots Alatskivi 2010 MIS ON VÕNKUMINE ? Võnkumiseks nim. perioodiliselt korduvat liikumist. Laias tähenduses on võnkumine mistahes protsess, mis on iseloomustatav mingi parameetri või suuruse täpselt või ligikaudselt korduva perioodilise muutumisega. Liigitatakse välismõju toimimise ja harmoonilise võnkumise järgi. VÕNKUMISE LIIGID Vabavõnkumine Nim. sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Sellised võnkumised tekivad süsteemis pärast süsteemi tasakaaluolekust väljaviimist. Võnkumisel muundub vaheldumisi kineetiline energia potensiaalseks ja vastupidi. Vabavõnkumise sagedust nim. võnkesüsteemi omasageduseks. Vabavõnkumine on näiteks vedru või niidi otsa kinnitatud koormuse võnkumine. Vedru otsa kinnitatud koormuse võnkumine. Sundvõnkumine Sundvõnkumiseks nim. võnkumist, mis toimub
Füüsika kontrolltöö – Võnkumised ja lained Võnkumine Võnkumine – Võnkumiseks nimetatakse perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. * Võnkumisel liigub keha edasi-tagasi sama trajektoori mööda. Võnkesüsteem – Võnkesüsteemiks nimetatakse mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnevat süsteemi, milles võib tekkida võnkumine. * Võnkumine toimub võnkesüsteemis Vabavõnkumine – Vabavõnkumiseks nimetatakse süsteemi sisejõudude mõjultoimuvat võnkumist. * Vabavõnkumise tekkimiseks peab olema püsiv tasakaal, inerts ja väline tõuge. * Vabavõnkumine on sumbuv. Sundvõnkumine – Süsteemiväliste jõudude mõjul. Tekitab perioodiline välismõju. Võnkeperiood – Võnkeperioodiks nimetatakse ühe täisvõnke sooritamiseks kuluvat aega (s). t T= N Võnkesagedus – Täisvõnkete arv ajaühikus (Hz)
1. Too näiteid korduvatest liikumistest. 1. merelained loksuvad, puuoksad kõguvad tuules, linnud lehvitavad tiibu. *2. Mida nim. võnkumiseks ? too näide. Millal tekib ? 2. ühte osa perioodiliselt korduvatest liikumistest nim. võnkumiseks. mootorkolvi üles-alla liikumine. Tekib võrdsete ajavahemike tagant, sama teed mööda läheb tagasi keha. *3. Mille poolest erinevad vabavõnkumine ja sundvõnkumine? näide. 3. vabavõnkumine - Kui võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul - niidi otsa riputatud kivi, miski annab talle tõuke. sundvõnkumine - Kui võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul - õmblusmasina nõel, kui mootor vänta ringi ajab. 4. Selgita mõistet sumbuv võnkumine. Miks on looduses esinevad võnkumised sumbuvad? 4.Sumbuv võnkumine- kui süsteemi energiavaru lõppemisel lakkab võnkumine. Sest looduses on hõõrdumine. 5
Võnkumine Võnkumine perioodiline, edasi-tagasi liikumine teatud tasakaaluasendist Liigid: 1) Vabavõnkumine süsteemi sisejõu mõjul toimuv võnkumine nt: niidi otsa riputatud kivi 2) Sundvõnkumine võnkumine mingi välise perioodilise jõu mõjul nt: pintsli liikumine värvimisel Vabavõnkumine on sumbuv ja toimub tingimustel: 1) Süsteemil on püsiv tasakaaluolek 2) Süsteem omab inertsust 3) Süsteem peab saama võnkumise käivitamiseks välise tõuke Võnkumist iseloomustavad suurused: 1) Võnkeperiood ühe täisvõnke sooritamiseks kuluv aeg T võnkeperiood (s) t- koguaeg (s) N- võngete arv t T= N 2) Võnkesagedus ajaühikus sooritatav täisvõngete arv 1 N
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr: 15 TO: VEDRUPENDLI VABAVÕNKUMINE Töö eesmärk: Vedrupendli sumbumatu Töövahendid: Vedrud, koormised, ajamõõtja, vabavõnkumise ehk omavõnkumise joonlaud, kaalud, anum veega. perioodi uurimine sõltuvalt koormise massist ja vedrujäikusest. Vedrupendli sumbuva vabavõnkumise korral sumbuvusteguri ja logaritmilise dekremendi määramine. Skeem Vedru omavõnkeperioodi sõltuvus koormise massist ja vedru jäikusest Katse m ±U(m) ∆l±U(∆l) N t±U(t) T±U(T) T2±U(T2) k±U(k) T0±U(T0) nr. g cm s s ...
4. SAGEDUS võngete arv ajaühikus (Hz) 5. KESKTÕMBE KIIRENDUS suunamuutusest tingitud kiirendus on suunatud alati keha trajektoori kõveruskeskpunkti poole, seega kiirusvektoriga risti. 6. PÖÖRLEMINE - on siis, kui kõveruskeskpunkt on keha sees. 7. PÖÖRDENURK - nurk, mille võrra pöördub ringjooneliselt liikuvat keha ja trajektoori kõverkeskpunkti ühendav raadius. 8. VÕNKUMINE üks osa perioodiliselt korduvast liikumisest. 9. VÕNKUMISE LIIGID: vabavõnkumine (toimub süsteemiliste jõudude mõjul) ja sundvõnkumine (toimub välise perioodilise jõu mõjul). 10. VÕNKUMISI ISELOOMUSTAVAD SUURUSED võnkeperiood (1 täisvõnke kestvus), hälve (võnkuva keha kaugust tasakaaluasendist), võnkeamplituud ( maksimaalne hälve). 11. RESONANS omavõnkesagedus ja välisvõnkesagedus ühtivad, amplituud suureneb. (kiik) 12. HARMOONILINE VÕNKUMINE võnkumisi, mida saab kirjeldada siinusfunktsiooni abil. 13
Ringjooneline liikumine- punktmassi liikumine mööda ringjoone kujulist trajektoori. Trajektoori keskpunkt on väljaspool keha. Pöörlemine- trajektoori keskpunkt on keha sees. Pöördenurk-nurk, mille võrra pöördub ringjooneliselt liikuvat keha ja trajektoori keskpunkti ühendav raadius. Ringjoonelise liikumine kiirused:*joonkiirus- ringliikumisel läbitud teepikkuse ja liikumisaja suhe.*nurkkiirus- pöördenurga ja liikumisaja suhe. Võnkumine- keha liikumine kordub teatud ajavahemikes * vabavõnkumine-toimub süsteemisiseste jõudude mõjul. *sundvõnkumine-toimub välise perioodilise jõu mõjul. Periood- aeg ühe võnke tegemiseks, ei sõltu massise ega amplituudist. Sõltub kiirendusest ja pendli pikkusest. Sagedus-võngete kiirus perioodis. Resonants- amplituudi järsk kasv. Laine- võnkumise levimine ruumis. Ristlaine-ainet edasi ei kanta, keskkond saab ainult häiritud, võnkumine toimub risti laine levimissuunaga. Pikilaine- võnkumine toimub piki laine levimissuunda. Lainepikkus-
Mehaaniline võnkumine on liikumine võrdsete ajavahemike järel mööda sama teed edasi- tagasi. Vabavõnkumine toimub süsteemi siseste jõudude mõjul, pärast keha välja viimist tasakaaluasendist(pendlid) Sundvõnkumine toimub väliste jõudude mõjul Harmooniliseks võnkumise korral hälve sõltub ajast sinusfunktsiooni järgi. Sumbuvad võnkumised on siis kui võnke amplituud ajajooksul väheneb hõõrdumise tõttu,kiirus väheneb. hälve on võnkuva keha kangus tasakaaluasendis. X ühik m Võnkeamplituud on suurim kaugus tasakaaluasendis.- x0 ühik m
Võnkumine- perioodiline edasitagasi liikumist, mis toimub sama trajektoori mööda. Võnkesüsteem- vastastikmõjus olevate kehade süsteemi, milles tekib võnkumine. Vabavõnkumine- süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumine. (niidi otsa riputatud kivi) Sundvõnkumine- süsteemiväliste jõudude mõjul toimuvat võnkumine. (kellapendel) Võnkeperiood- ühe täisvõnke sooritamiseks kulunud aeg. Võnkesagedus- ajaühikus sooritatud täisvõngete arv. Keha hälbeks nimetatakse võnkuva keha kaugust tasakaaluasendist. Võnkeamplituud- maksimaalne hälve. Harmooniline võnkumine-sellist võnkumist, mida saab kirjeldada siinus- või koosinusfunktsiooni abil.
1.Mis toimub võnkumisel.Too näide. Võnkumisel kordub perioodiliselt liikumine. Näiteks kellapendli liikumine. 2.Võnkumise liigid.Näide. Vabavõnkumine, harmooniline võnkumine ja sundvõnkumine 3.Mis on vabavõnkumine.Näide. Sisejõudude mõjul toimuv võnkumine, pendli võnkumine niidi või vedru otsas 4.Mis tekitab sundvõnkumise. Perioodiliselt muutuv välisjõud, õmblusmasina nõel liigub üles-alla. 5.Võnkumist iseloomustavad suurused. Aeg, periood, võngete koguarv, sagedus, hälve, amplituut. 6.Lainepikkus def.tähis,ühik Kaugus kahe teineteisele lähima samas faasis võnkuva keha vahel. Tähis: . Ühik: m 7.Sagedus def.tähis,ühik Ajaühikus sooritatud täisvõngete arv. Tähis: f. Ühik: Hz 8
6. Resonants nähtus mille puhul sundvõnkumise korral teatud sageduse juures antud süsteemi võnkeamplituud saavutab maksimumi. Võnkuv süsteem on niisuguse sagedusega jõu suhtes eriti vastuvõtlik. 7. Resonantsi korral sõltub võnkeamplituud võnkuvat keha ümbritseva keskkonna takistusest, kui takistus = 0, kasvaks võnkeamplituud 8. omavõnkumine sundvõnkumine, kui võnkuv süsteem määrab ise välismõju vastuvõtmise hetke (kellapendel tasakaaluasendis) vabavõnkumine võnkumine, mis toimub süsteemis pärast seda, kui süsteem on viidud (välisjõu toimel) välja tasakaaluasendist ning siis jäetud vabaks igasugustest välismõjudest (nt pendli võnkumine) sundvõnkumine võnkumine, mida võnkumisvõimeline süsteem sooritab mingi perioodiliselt mõjuva välisjõu toimel (sundiv jõud) 9. Laine levimise kiirus sõltub lainepikkusest ja sagedusest v = * f
süsteemi vabavõnke sagedusega Laine Võnkumise edasikandumine ruumis Laine peegeldumine Lainete edasi-tagasi pöördumine kahe keskkonna lahutuspinnalt lähtekeskkonda Laine murdumine Laine levimissuuna muutumist ühest keskkonnast teise üleminekul Interferents Võrdse perioodiga lainete liitumine üheks resultantlaineks Difraktsioon Lainete paindumine tõkete taha 2. Lehelt 3. 1) Vabavõnkumine Süsteemi sisejõudude mõjul toimuv võnkumine 2) Sumbuvvõnkumine Hõõrdejõu mõjul võnkumise kiirus ja ulatus vähenevad võnkumise käigus kuni nullini 3) Sumbumatu võnkumine Hõõrdumisest tingitud muutust kompenseeritakse väliste mehhanismidega 4) Sundvõnkumine Võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul sundvõnkumine on alati sumbumatu. 4. Võnkumise energia Võnkuv keha omab energiat
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Mihkel Matson Teostatud: Õpperühm: IATB11 Kaitstud: Töö nr: 18 OT allkiri: VEDRUPENDLI VABAVÕNKUMINE Töö eesmärk: Töövahendid: Vedrud, koormised, ajamõõtja, mõõteskaala, anum veega Skeem Töö käik Võnkeperioodi sõltuvus koormise massist 1. Kaaluge koormised (3...5 tk.). 2. Mõõtke iga koormisega vedru pikenemine l. 3. Arvutagevalemist (1) vedru jäikus k ja valemist (3) omavõnkeperiood T0 ning nende vead. 4. Määrake iga koormisega vedrupendli võnkeperiood T ja tema viga juhendaja poolt antud N täisvõnke (10...20) aja kaudu. Katsetulemused tabelisse 1. 5. Joonestage sõltuvuse T2 = f(m) graafik. Võnkeperioodi sõltuvus ved...
) f (Hz) v 2-v02=2gh v = v0+gt Mehaaniline võnkumine Vabavõnkumine Sundvõnkumine (...on selline võn- (...on selline kumine, mis toimub võnkumine, mis süsteemisiseste jõu- toimub mingi
7. Periood seos nurkkiirusega T= 2/ 8. Sagedus 9. Sageduse seos nurkiirusega =2f 10.Kesktõmbekiirendus suunamuutusest tingitud kiirendus on suunatud alati keha trajektoori kõveruskeskpunkti poole, seega kiirus vektoriga risti. 11.Jõu õlg jõu mõjusirge kaugus pöörlemis punktist. 12. Jõumoment jõu ja jõu õla korrutis. 13.Impulsimoment impulsi ja tema kõverusraadiuse koorutist. 14.Võnkumine üks osa perjoodiliselt korduvatest liikumistest. 15.Vabavõnkumine kui võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul. 16.Sundvõnkumine kui võnkumine toimub mingi välise perjoodilise jõu mõjul. 17. Hälve - võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist. 18. Võnke amplituut suurim kaugus tasakaalu asendist ehk suurim hälve. 19. Resonants võnkeamplituudi järsku kasvamist perioodilise välismõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega nimetatakse resonantsiks. 20
Võnkumine ja lained Võnkumine-nim liikumist, mis kordub ajas täpselt või ligikaudselt. Nt pendel, vedru. Hälve- kaugus tasakaaluasendist-x-meeter. Amplituut- maksimaalne hälve-xm-meeter. Võnkesagedus- näitab võngete arvu ajaühikus-f-võnget/sek või Hz. Võnkeperiood- ajavahemik ühe täisvõnke tegemiseks-T-sek. Seos võnkesageduse ja võnkeperioodi vahel: üksteise pöördväärtused. T=1/f, f=1/T. Võnkumise võrrand- x=xm'sin(2f't). Vabavõnkumine- võnkumine, kus keha tasakaaluasendist välja viimisel tekib jõud, mis tahab teda tasakaaluasendisse tagasi viia nt pendel, vedru. Suundvõnkumine- võnkumine, mis tekib välise, sundiva jõu mõjul nt õmblusmasina nõel, auto mootori kolb. Resonants- võnkumise amplituudi tohutu kasv juhul, kui välise energiaallika sagedus ühtib võnkuva süsteemi oma sagedusega nt sõdurite marss sillal, kiigele hoo andmine.
süsteemi olemasolu. Võnkumise toimumiseks tuleb süsteemile anda esialgne energia, mis seejärel hakkab korduvalt muutuma mingit teist liiki energiaks ja uuesti tagasi algseks energiaks. Mehhaaniliste võnkumiste korral vahetuvad süsteemis potentsiaalne ja kineetiline energia. Võnkumised jagunevad harmoonilisteks võnkumisteks ja mitteharmoonilisteks võnkumisteks. Välismõju toimimise järgi liigitatakse võnkumisi: · vabavõnkumine · sundvõnkumine · isevõnkumine Võnkuvas süsteemis mõjuvad mitmesugused jõud, kuid erilise tähtsusega on nii nimetatud taastav jõud, mis võnkumise põhjustabki. Peale taastava jõu mõjuvad süsteemis veel takistavad jõud, mis jagunevad kolme rühma: · keskkonna takistusjõud, mis on võrdeline kiirusega. · keskkonna takistusjõud, mis on võrdeline kiiruse kõrgema astmega. · Coulomb'i hõõrdejõud.
1. Vahelduvvooluks nim elektrivoolu, mille korral voolu suund ja tugevus muutuvad ajas perioodiliselt. 2. Elektromagnetvõnkumiseks nim elektromagnetvälja iseloomustavate suuruste perioodilistelt toimuvat muutumist. 3. Vabavõnkumine võnkesüsteem jäetakse ,,omapead". Võnkeperiood ja sagedus sõltuvad vooluringi R, Rc ja Rl-st. Võnke amplituud väheneb ajas ning võnkumine on sumbuv. 4. Isevõnkumine- vooluringis on alalisvooliallikas, millest saadava energiaga kompenseeritakse energiakaod võnkesüsteemis. Võnke amplituud jääb ajas muutumatuks ning võnkumine on sumbumatu. 5. Sundvõnkumine vooluringis on vahelduvvooluallikas, millest saadava energiaga
Võnkumised ja lained 3.1 Võnkumine Võnkumine – perioodiline edasi-tagasi liikumine tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole Võnkesüsteem – mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnev süsteem, millest võib tekkida võnkumine Vabavõnkumine - süsteemi sisejõudude mõjul toimuv võnkumine Sumbuv võnkumine – võnkumine, kus võnkumise kiirus ja ulatus hääbuvad aja jooksul nullini Sumbumatu võnkumine – kui võnkumisel on hõõrdumist millegagi kompenseeritud Sundvõnkumine – kui võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul Võnkeperiood – ühe täisvõnke sooritamiseks kulunud aeg (T;sekund) T=t/N Võnkesagedus – ajaühikus sooritavate täisvõngete arv (f;Hz) f = 1/T = N/t
Interferents-võrdse perioodiga lainete liikumine üheks laineks Difraktsioon-lainete paindumine tõkete taha 2. Teepikkus(s,l)-ringjoone kaare pikkus Pöördenurk-nurk, mille võrra pöördub ringjooneliselt liikuva keha ja kõveruspunkti ühendav raadius Nurkkiirus-pöördnurga ja selle sooritamiseks kulutava ajavahemiku jagatis(ühik: 1rad/s) Periood(T)-ajavahemik, mille jooksul tehakse 1 ring Sagedus(f)-ajaühikus tehtud ringide arv 3. Võnkumise liigid 1) Vabavõnkumine-(omavõnkumine)kui võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul 2) Sundvõnkumine-keha paneb liikuma mingi väline jõud 3) Sumbvõnkumine-kui keha võnkumine lõpeb mingi aja jooksul 4. Kui keha energia varud lõpevad, lõpeb ka võnkumine. 5. Hälve-võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist Amplituud-maksimaalne kaugus tasakaaluasendist Periood-ühe täisvõnke tegemiseks kuluv aeg Sagedus-näitab võnke arvu sekundis 6
Jõumoment-Füüsikaline suurus , mis võrdub jõu ja jõu õla korrutisega . Tähis:M , ühik:Nm. Impulsimoment-Füüsikaline suurus ,mis on võrdne keha Impulsi ja trajektoori kõverusraadiuse korrutisega. Tähis:L , L=pr=mvr. Impulsimomendi jäävuse seadus-Väikse jõumomendi puudumisel(suletud süsteemis) on impulsi moment jääv. N: see silla näide. Võnkumine-Liikumine , mis kordub võrdsete ajavahemike taga ja toimub edasi tagas sama trajektoori mööda. N:pendel. Võnkumise liigid: Vabavõnkumine, sundvõnkumine, sumbuv võnkumine, harmooniline liikumine. Võnkeperiood-Ühe täisvõnke kestus. Tähis:N ,ühik:t .T= .Võnkeamplituut- Suurim kaugus tasakaaluasendist ehk maksimaalne hälve.Tähis.x0 , ühik:m. Resorants- Võnkeamplituudi järsku kasvamist perioodilise välismõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedus. Nähtuse tekkimise tingimuseks on sageduste võrdsust.N: bussis . Kui hirmsasti ,,miski" plärisema hakkab,Siis ongi tegemist resonantsiga
Võnkesagedus f; võnget/sekundis; herts 1/s; Hz Võnkeperiood T sekund s Lainepikkus meeter m Laine levimise kiirus v meetrit/sekundis m/s Võnkumine-keha perioodiline edasi-tagasi liikumine tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. Vabavõnkumine-toimub süsteem sisejõudude mõjul-tekkimiseks peab olema püsiv tasakaaluasend ja väline tõuge. sundvõnkumine - perioodiliselt muutuva välisjõu mõjul toimuv võnkumine, mille sagedus võrdub välisjõu sagedusega Võnkeperiood on aeg, mille jooksul sooritatakse üks täisvõnge (T). Võnkesagedus on ajaühikus sooritatud võngete aeg (f). Periood T ja sagedus f on pöördväärtused: T=1/f ehk f=1/T. Ring- e nurksagedus on võrdne täisvõngete arvuga 2 sekundi jooksul ()
Sisaldab magnetvälja tekitavat seadet ja juhtmemähist. 9. Vahelduvvoolu transport. Trafo tööpõhimõte. Trafo on seade pinge ja voolutugevuse muutmiseks püsival sagedusel. Koosneb kahest mähisest, mis keritud ühisele südamikule. 10. Vahelduvvoolu võrk kodus. Voolukaitsmed. Faasi- ja nulljuhe. Kaitsemaandus 11. Resonants-nähtus, mille korral võnkumise ampiltuud kasvab järsult Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagneetiline vabavõnkumine. Võnekring koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud induktiivpoolist.
kesktõmbejõuks ehk tsentripetaaljõuks. Ringjooneliselt liikuvale kehale mõjuks nagu midagi keskpunktist eemale suunatud jõudu, nim. tsentrifugaaljõuks.' 8. Mis on võnkumise ja mis võnkesüsteem? Võnkumiseks nim. perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. Iga sellist mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnevat süsteemi, milles võib tekkida võnkumine nim. võnkesüsteemiks 9. Defineeri vabavõnkumine (sumbuv ja sumbumatu) ja sundvõnkumine Vabavõnkumiseks nim. süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Kui võnkumise kiirus ja ulatus hääbuvad aja jooksul nullini, ss seda võnkumist nim. sumbuvaks. Sumbuvatu võnkumise saamiseks tuleb hõõrdumist millegi välisega kompenseerida. Kui võnkumine toimub mingi välise perioodi jõu mõjul, on tegemist sundvõnkumisega. 10. Mida nim. harmooniliseks võnkumiseks? Kirjuta võrrand ja selgita tähised
kesktõmbejõuks ehk tsentripetaaljõuks. Ringjooneliselt liikuvale kehale mõjuks nagu midagi keskpunktist eemale suunatud jõudu, nim. tsentrifugaaljõuks.' 8. Mis on võnkumise ja mis võnkesüsteem? Võnkumiseks nim. perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. Iga sellist mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnevat süsteemi, milles võib tekkida võnkumine nim. võnkesüsteemiks 9. Defineeri vabavõnkumine (sumbuv ja sumbumatu) ja sundvõnkumine Vabavõnkumiseks nim. süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Kui võnkumise kiirus ja ulatus hääbuvad aja jooksul nullini, ss seda võnkumist nim. sumbuvaks. Sumbuvatu võnkumise saamiseks tuleb hõõrdumist millegi välisega kompenseerida. Kui võnkumine toimub mingi välise perioodi jõu mõjul, on tegemist sundvõnkumisega. 10. Mida nim. harmooniliseks võnkumiseks? Kirjuta võrrand ja selgita tähised
kesktõmbejõuks ehk tsentripetaaljõuks. Ringjooneliselt liikuvale kehale mõjuks nagu midagi keskpunktist eemale suunatud jõudu, nim. tsentrifugaaljõuks.' 8. Mis on võnkumise ja mis võnkesüsteem? Võnkumiseks nim. perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. Iga sellist mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnevat süsteemi, milles võib tekkida võnkumine nim. võnkesüsteemiks 9. Defineeri vabavõnkumine (sumbuv ja sumbumatu) ja sundvõnkumine Vabavõnkumiseks nim. süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Kui võnkumise kiirus ja ulatus hääbuvad aja jooksul nullini, ss seda võnkumist nim. sumbuvaks. Sumbuvatu võnkumise saamiseks tuleb hõõrdumist millegi välisega kompenseerida. Kui võnkumine toimub mingi välise perioodi jõu mõjul, on tegemist sundvõnkumisega. 10. Mida nim. harmooniliseks võnkumiseks? Kirjuta võrrand ja selgita tähised
järgmise valemiga : 4. Elektromagnetvõnkumine elektromagnetvälja iseloomustavate suuruste perioodiline muutumine, see saab toimuda omavahel seotud kehadest koosnevas tervikus, mida nimetatakse võnkesüsteemiks. 5. Vabavõnkumine tasakaalust välja viidud süsteem jäetakse ,,omapead". Periood ja sagedus olenevad induktiiv, aktiiv ja mahtuvustakistusest. Võnkeperiood väheneb ajas ning võnkumine on sumbuv. 6. Isevõnkumine võnkesüsteemis on alalisvooluallikas, millest saadava energiaga kompenseeritakse elektromagnetvälja energia teisteks energia liikideks muundunud osa. Võnkeamplituud jääb ajas muutumatuks ning võnkumine on sumbumatu. 7
muutub ka kiirusvektor. Kui aga kiirusvektor muutub, on tegemist kiirendusega. Kiirendus esineb ka siis, kui kiiruse arvväärtus ei muutu. Kesktõmbekiirendus- suunamuutusest tingitud kiirendus on suunatud alati keha traj kõveruskekspunkti poole, seega kiirusvektoriga risti (ak=v²/r; ak=w²r). võnkumine on 1 osa perioodiliselt korduvatest liikumistest.Võnkumisel kordub liikumine võrdsete ajavahemike tagant. Vabavõnkumine-võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul(niidi otsa riputatud kivi,millele on antud tõuget). Sundvõnkumine- võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul (õmblusmasina nõel). Hälve- võnkuva keha kaugust tasakaaluasendist nim hälbeks.On pidevalt muutuv suurus ja sõltuvalt sellest, kummal pool tasakaaluasendit keha momendil asub, loet pos v neg (x). Võnkeamplituudiks nim suurimat kaugust tasakaaluasendist e max hälve.(x¸).
Tallina Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 18 TO: Vedrupendli vabavõnkumine Töö eesmärk: Töövahendid: Vedrupendli vabavõnkumise perioodi sõltuvuse uurimine. Vedrud, koormised, ajamõõtja, Vedrupendli sumbusvusteguri ja mõõteskaala, anum veega logaritmilise dekremendi määramine. Skeem: 3.Katseandmete tabelid Tabel 3.1 Võnkeperioodi sõltuvus koormise massist ja vedru jäikusest Katse m± l ± (l), T ± T, T2 ± T2, k ± k, T0 ±
1. Mehaaniline võnkumine on liikumine mis kordub võrtsete ajavahemike järel mööda sama teed edasi-tagasi 2. Vaba võnkumine toimub süsteemi siseste jõudude mõjul pärast keha välja viimist tasakaaluasendist. (pendel) 3. Sundvõnkumine toimub väliste jõudude mõjul. (õmblusmasin) 4. Harmooniliseks nim. Võnkumist, mille korral hälve sõltub ajast siinusfunktsiooni järgi (sinusoidaalselt) 5. Vabavõnkumine on sumbvõnkumine võnke amplituud aja jooksul väheneb. Hõõrdumise kiirus väheneb. 6. Hälve on võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist. Tähis : x Ühik : meeter 7. Võnkeamplituud on suurim kaugus tasakaaluasendist. Tähis x0 Ühkik : meeter 8. Võnkeperiood ühe täisvõnke kestvus. Tähis : T Ühik : s Valem T=t/n 9. Võnkesagedus on sekundis tehtud täisvõngete arv. Tähis : f Ühik : Hz 10
Võnkumised ja lained 1. Võnkumine •Võnkumine – perioodiline edasi-tagasi liikumine teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. •Võnkumine toimub võnkesüsteemis. •Võnkesüsteem – iga mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnev süsteem, milles võib tekkida võnkumine. •Vabavõnkumine – süsteemi sisejõudude mõjul toimuv võnkumine. *Selle tekkimiseks peab olema: püsiv tasakaal, inerts ja väline tõuge. *Sumbuv •Sumbuv võnkumine – võnke amplituud aja jooksul väheneb. Hõõrdumise kiirus väheneb. •Sumbumatu võnkumise saamiseks tuleb hõõrdumist millegi välisega kompenseerida. •Sundvõnkumine – võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul. *Selle tekitab perioodiline välismõju. •Võnkumist iseloomustavad suurused: 1
1. Mõisted: Pöörlemine keha ringliikumine ümber oma sisemise telje Tiirlemine keha orbitaalliikumine ümber teise keha Täisvõnge võnkuva keha (pendli) liikumine ühest amplituudasendist teise ja tagasi Periood aeg, mis kulub võnkuval kehal ühe täisvõnke tegemiseks Võnkumine nimetatakse, ühte osa perioodiliselt korduvatest liikumistest Vabavõnkumine kui võnkumine toimub süsteemsiseste jõudude mõjul Sunnitud võnkumine kui võnkumine toimub välise perioodilise jõu mõjul Hälve võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist Laine võnkumise levimine keskkonnas Laine tüübid(näited) Ristlainetus: laine, mille korral keskkond liigub risti laine leviku suunale (nt. tiigivesi, tuult ei ole ja kivi kukub vette; merelaine; valgus ehk elektromagnetlaine)
1. Laengu, voolutug ja pinge perioodilisi muutumisi nim elektromag.võnkumisteks(nt.vahelduvvool).Kõige lihtsam on tekitada el.mag. võnkumisi kasutades võnkeringi. 2. Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagnetiline vabavõnkumine. Koosneb omavahel ühendatud kondensaatorist ja induktiivpoolist.+skeem 3. Võnkumised võnkeringis: I-kuna kondensaatori plaadid on otseühenduses läbi pooli, algab kondendaatori tühjenemine. II-kuna tühjenemisvool muutub ajas, siis tekib poolis, millel on suur induktiivsus, eneseind.vool, mis püüab tühjenemist takistada. III-eneseind.vool laeb kondensaatori, nüüd aga vastupidiselt. IV-tekib tühjenemisvool I ja kogu protsess hakkab korduma ehk võnkeringis tekivad el.mag. võnkumised
ringliikumisel, mille periood ühtib uuritavate võnkumiste perioodiga. Suurust liikumisseaduse üldkujus x = A cos( t + ) nimetatakse algfaasiks (faasiks hetkel t = 0). Suurust t nimetatakse faasiks. Faasi SIühikuks on radiaan. Impulsimomendiks nim tema impulsi ja trajektoori kõverusraadiuse korrutist. Kui kehale jõumomenti ei mõju, st võrduse parem pool on null, peab nulliga võrduma ka vasak pool ja impulsimomendi muutus on samuti null.sellles avaldubki impls,jäävuse seadus. Vabavõnkumine kui võnkumine toimub süsteemiseseste jõudude mõjul on tegemist vabavõnkumisega. Sundvõnkumine-kui võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul, on tegemist sellega. Resonantsvõnkeamplituudi järsku kasvamist perioodilise välismõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega nim resonantsiks. Harmooniline võnkumine- kõiki samasuguseid võnkumisi, mida saab kirjeldada siinusfunktisooni abil nim.
[ L] SI = 1H (henri). 1 H on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine kiirusega 1 amper 1 sekundis põhjustab eneseinduktsiooni 1V 1 s 1Wb 1H = = elektromotoorjõu 1 V. 1A 1A . 2. Võnkering Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagnetiline vabavõnkumine. Koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud induktiivpoolist. 3. Võnkeringi ülesanded. Sageduse ja perioodi seos. Thomsoni valem T = 2 L C T-periood( s-sekund) L-induktiivsus(H-henri) C-mahtuvus(F-farad) f-sagedus(Hz-herts) Sageduse ja perioodi vaheline seos : f=1 :T ; T=1:f, kus Ton periood(s) ja f on sagedus (pööret/s)
16. Lainete murdumine ( mõiste, näide ) 17. Lainete interferents ( mõiste, näide,millal tekivad interferentsi maksimum ja miinimum ning mida see tähendab ) 18. Lainete difraktsioon ( mõiste, näide ) 19. Valemid ( Vt. RV 3.2 ja 3.4 ) 20. Ülesanded ( Vt. ül. vihikust nendele valemitele vastavad ülesanded ) 1. Mehaaniline võnkumine liikumine, mille puhul keha nihkub tasakaaluasendist kord ühele ja kord teisele poole. Liigid: 1) Vabavõnkumine nt kiik, kui ise hoogu ei anna 2) Sundvõnkumised nt. linnutiivad, auto kojamehed 2. Vabavõnkumiste tekkeks on vaja: 1) jõudu, mis püüaks keha algasendisse tagasi tuua. 2) küllaltki väikest hõõrdumist süsteemis (vastasel juhul sumbuvad võnkumised väga kiiresti või ei teki üldse). 3. Harmooniline võnkumine võnkumine, mille graafikuks on sin või cos kõver. 4
Tallinna Tehnikaülikooli Füüsika instituut Üliõpilane: Erki Varandi Teostatud: 8.10.14 Õpperühm: AAVB11 Kaitstud: Töö nr. 18 OT: Vedrupendli vabavõnkumine Töö eesmärk: Töövahendid: Vedrupendli vabavõnkumise perioodi sõl- Vedrud, koormised, ajamõõtja, mõõteskaala. tuvuse uurimine koormise massist ja vedru jäikusest. Skeem Töö teoreetilised alused. Lihtsamaks võnkumise liigiks on harmooniline võnkumine. Antud töös on selleks võnkumiseks vedrupendli vaba võnkumine õhus. Vedru otsa riputatud koormis on
4. Harmooniline võnkumine võnkumine, mille puhul võnkuva suuruse sõltuvuse ajast määrab siinusfunktsioon. 5. n = 2 korral on keele keskkohas sõlm, aga magnet peab paiknema paisu kohal. 6. Resonants sundvõnkumise amplituudi järsk suurenemine välise mõjutuse sageduse lähenedes mingile võnkesüsteemi omavõnkumise sagedusele. 7. Resonantsi korral sõltub võnkeamplituud sundiva jõu sagedusest. 8. Omavõnkumine vaba võnkumine sumbuvuse puudumisel. Vabavõnkumine toimub süsteemis pärast tõuke saamist. Sundvõnkumine võnkumine, mis on süsteemile välise jõu poolt peale sunnitud. K G 9. u II ja u , kus u II on pikilaine ja u ristlaine levimise kiirus ning K on ruumelastsuse ning G nihkemoodul.
Harmooniline võnkumine *võnkumise all mõistetakse üldjuhul keha perioodilidt edasi-tagasi liikusmist teatud tasakaalu asendist ühele, kord teisele poole · Mehaanilised võnkusmised: 1.1)vabavõnkumine -sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Sellised võnkumised tekivad süsteemis pärast süsteemi tasakaaluolekust väljaviimist.(vedrupendel,niitpendel) 1.2)sumbuvad võnkumised-pendli võnkumine sumbub teatud aja jooksul, see tähendab, et võnkumise amplituud aina väheneb, kuni võnkumine on lakanud 1.3)sundvõnkumine-toimub perioodiliselt mõjuva välisjõu toimel. Võnkesüsteem saab energiat juurde väljastpoolt süsteemi. Seda võnkumist põhjustavat perioodiliselt muutuvat
suhtes .Induktiivsus kirjeldab laengukandjate liikumisel esinevat (magnetväljast tingitud) inertsust vaadeldavas juhis Pooli põhiline tunnussuurus on induktiivsus. Induktiivpool ehk pool on elektriahela osa, mida kasutatakse muuhulgas võnkeringide ja filtrite induktiivelemendina. Kasutusotstarbe järgi liigitatakse poolid võnkeringipoolideks ja paispoolideks ehk drosseliteks. 2. Võnkering: Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagnetiline vabavõnkumine. Võnkering koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud induktiivpoolist. Võnkering on induktiivpoolist L ja kondensaatorist C koosnev elektriahel, milles on võimalikud elektrivõnkumised ja mida kasutatakse raadiosagedusliku (harilikult 30 kHz 300 MHz) filtrina. 3. Thomsoni valem: Thomsoni valemi kohaselt on võnkeperiood võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest. Sageduse ja perioodi seos: Sageduse ja perioodi vaheline seos: 1 1
5 n = 2 korral on keele keskkohas sõlm, aga magnet peab paikne 6 Resonants on sundvõnkumise amplituudi järsk suurenemine vä lähenedes mingile võnkesüsteemi omavõnkumise sagedusele. 7 Resonantsi korral sõltub võnkeamplituud sundiva jõu sageduse 8 Omavõnkumine vaba võnkumine sumbuvuse puudumisel. Vabavõnkumine toimub süsteemis pärast tõuke saamist. Sundvõnkumine võnkumine, mis on süsteemile välise jõu poo _=(/) _=(/) rvutamine 9 ja , kus on pikalain kiirus ning K on ruumielastsuse ning G nihkemoodul. ormiste vead on neist mata jätta. utatavast jõust 30 35 40 45 u arvutustabel Kiirus m/s
riputusvahendile Mehaaniline energia - Iseloomustab keha võimet teha tööd, koosneb kineetilisest ja potentsiaalsest energiast E võrdub Ek+Ep Töö ja võimsus Töö Iseloomustab kehade vastastikmõju. Selle arvväärtus näitab vastastikmõju tugevust, omab ka suunda. Jõu ühik on N (njuuton) Võimusus - Kirjeldab ajaühikus tehtud tööd VÕNKUMISED Võnkumine - Mingi suuruse perioodiline muutumine tasakaalulise või keskmise väärtuse ümbruses Võnkumiste liigid: vabavõnkumine, sundvõnkumine, sumbuvad, mittesumbuvad Võnkumist kirjeldavad suurused: amplituud, hälve, periood, sagedus Resonants - Keha võnkumise amplituudi kasv välise jõu mõjul. (vajalik, et saaks raadiot kuulata, erinevad sagedused jne) Vibratsioon - Väikese amplituudiga kiire mehhaaniline võnkumine, värisemine ( ehitustööriistad) Lained - Pikilained - Ristilained Laineid iseloomustavad suurused: hälve, amplituud, periood, sagedus, ringsagedus, laine kõrgus, lainepikkus
Võnkumine- nimetatakse perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole. Mitmest vastastikmõjus olevast kehast koosnevat süsteemi, milles võib tekkida võnkumine, nimetatakse võnkesüsteemiks. Vabavõnkumine nimetatakse süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Nt: 1)kiik, kui talle hoogu ei anna. Mehaanilise vabavõnkumise tekkimiseks peab süsteemis olema täidetud kolm tingimust: 1) Peab olema püsiv tasakaaluolek 2)Süsteem peab omama inertsi 3)Süsteem peab saama võnkumise käivitamiseks valise tõuke Sundvõnkumine toimub välise perioodlise jõu mõjul. Nt: õmblusmasina nõel.
näitab keha koordinaatide sõltuvust ajast, o Matemaatiline pendel (+ valem ja joonis) Matemaatiliseks pendliks nimetatakse kaaluta ja absoluutselt venimatu niidi otsa riputatud ainepunkti. o Füüsikaline pendel (+ valem ja joonis) Füüsikaline pendel kujutab endast suvalist keha, mis võib võnkuda mingi raskuskeset mitteläbiva telje ümber. Kõik looduses eksisteerivad võnkuvad kehad on füüsikalised pendlid. o Vabavõnkumine ja võnkumise sumbumine (+ joonis) Vabavõnkumiseks nimetetakse sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Sellised võnkumised tekivad süsteemis pärast süsteemi tasakaaluolekust väljaviimist. Vabavõnkumine on näiteks vedru või niidi otsa kinnitatud koormuse võnkumine (vedrupendel, niitpendel), sest pärast sellise süsteemi tasakaalust väljaviimist saab keha
§ Matemaatilise pendli periood T •Füüsikaline pendel (+ valem ja joonis) § Füüsikaliseks pendliks nimetatakse iga reaalset keha, mis ripub kinnitatuna raskuskeskmega mittekokkulangevast punktist •§ Tasakaaluasendisse viiv jõud F põhjustab momendi Füüsikalise pendli periood oleneb • Pendli massist • Massi paiknemisest pendli kinnituspunkti suhtes • Massikeskme kaugusest kinnituspunktist •Vabavõnkumine ja võnkumise sumbumine (+ joonis) Vabavõnkumine ehk omavõnkumine on füüsikas võnkumine, mis toimub süsteemis, millele ei mõju väliseid jõudusid •§ Võnkumine toimub ainult algenergia arvel •• Amplituud oleneb algenergiast •• Sagedus oleneb süsteemi omadustest •Ø Kellalöögid •Ø Klaveri (viiuli, jne...) keeled •§ Reaalne vabavõnkumine on alati sumbuv!
kõverusraadius- pöördenurk-nurk, mille võrra pöörub ringliikumisel keha asukohta ja trajektoori kõveruskeskpunkti ühendav raadius nurkkiirus-võrdne ajaühikus sooritatava pöördenurgaga, joonkiirus-kirjeldab igasugust liikumist, kesktõmbekiirendus-suunamuutusest tingitud kiirendus, mis on suunatud alati keha trajektoori kõveruskeskpunkti poole ja on seega kiirusvektoriga risti, võnkumine-keha liigub edasi-tagasi ühte trajektoori mööda, vabavõnkumine-süsteemi sisejõudude mõjul toimuv võnkumine, sundvõnkumine-võnkumine toimub mingi välise jõu mõjul, resonants-nähtus, kus välise mõju sageduse kokkulangevusel süsteemi vabavõnkumise sagedusega suureneb võnkeamplituud märgatavalt, tasakaaluasend-potensiaalne energia on minimaalne, amplituudasend-pendli asend, kus koormis pöördub tagasi, hälve-keha kaugus tasakaaluasendist, amplituud-suurim hälve, sagedus-ajaühikus tehtavate (täisringide) arv,
annaabi.ee 
