Võnkumised ja lained (0)

VÕNKUMISED-1

VÕNKUMISED Võnkumine (võnkliikumine) – perioodiline keha liikumine (või füüsikalise suuruse muutumine) mingi tasakaalse asendi (või väärtuse) ümber. Mehaaniline võnkumine – kehade võnkumine (nt pendlid). VÕNKUMISED VABAVÕNKUMISED SUNDVÕNKUMISED SUMBUMATUD SUMBUVAD Vabavõnkumised – võnkumised, mis toimuvad võnkesüsteemi siseste jõudude mõjul. Sundvõnkumised – võnkumised, mis toimuvad võnkesüsteemi väliste perioodiliselt muutuvate jõudude mõjul. Sumbumatud võnkumised – vabavõnkumised, kus süsteemisisesed liikumist takistavad jõud puuduvad, mille tõttu võnkeamplituud ajas ei muutu. Sumbuvad võnkumised – vabavõnkumised, kus toimivad liikumist takistavad jõud (nt hõõrdejõud), mille tõttu võnkeamplituud ajas väheneb.

VÕNKUMISED

VÕNKUMISED Võnkumine (võnkliikumine) – perioodiline keha liikumine (või füüsikalise suuruse muutumine) mingi tasakaalse asendi (või väärtuse) ümber. Mehaaniline võnkumine – kehade võnkumine (nt pendlid). VÕNKUMISED VABAVÕNKUMISED SUNDVÕNKUMISED SUMBUMATUD SUMBUVAD Vabavõnkumised – võnkumised, mis toimuvad võnkesüsteemi siseste jõudude mõjul. Sundvõnkumised – võnkumised, mis toimuvad võnkesüsteemi väliste perioodiliselt muutuvate jõudude mõjul. Sumbumatud võnkumised – vabavõnkumised, kus süsteemisisesed liikumist takistavad jõud puuduvad, mille tõttu võnkeamplituud ajas ei muutu. Sumbuvad võnkumised – vabavõnkumised, kus toimivad liikumist takistavad jõud (nt hõõrdejõud), mille tõttu võnkeamplituud ajas väheneb.

Kordamisküsimused kontrolltööks „Võnkumised ja lained. Lainetega seotud nähtused“ 1. Millist liikumist nimetatakse võnkumiseks? Mis on vabavõnkumised, mis on sundvõnkumised? Võnkumiseks nim keha sellist liikumist, mille puhul keha liigub läbi tasakaaluasendi ühele ja teisele poole sellest(tasakaaluasendist). Vabavõnkumiseks nimetatakse süsteemi sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist(sumbuvad ja sumbumatud). Kui võnkumine toimub mingi välise perioodilise jõu mõjul, on

Võnkumine ja lained

k m- keha mass , k- vedru jäikus Füüsikaline pendel ­ suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippudes võnkuda liikumatu punkti ümber Resonants Resonants- nähtus, kus välise mõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega suureneb võnkeamplituud märgatavalt Nt: kõlar võib mingi ühe kindla madala noodi kõlamisel valjult plärisema hakata Saab kasutada tundmatu võnkesageduse Võib olla ohtlik  Lained Laine ­ võnkumiste edasikandmine ruumis Laine tekib keskkonna häirimisel, tasakaalust välja viimine Lainete liigid Võnkumine saab toimuda mingis kindlas sihis Ristlaine ­ laine, milles võnkumine toimub levimissuunaga risti. !üles-alla! Nt: veepinnal, raadio- ja valguslained Pikilaine ­ laine, milles võnkumine toimub pikki levimissuunda Nt: heli Laineid iseloomustavad suurused Laine kõrgus on võrdne 2x amplituud Lainet iseloomustavad:

Lained,võnkumised,faas

· Muutuv vibratsioon ­ vibratsioon, mille kontrollitava parameetri väärtus vaadeldavas ajavahemikus muutub enam kui 2 korda ehk 6 dB Võnkumiseks laias mõttes nimetatakse mis tahes protsessi, mis on iseloomustatav mingi parameetri või suuruse täpselt või siis rohkem või vähem ligikaudselt perioodiliselt korduva muutumisega. Füüsikas tuuakse võnkumise olulise tunnusena sageli esile võnkuva suuruse muutumine ümber tasakaaluoleku. Võnkumiste näited Erinevad võnkumised on iseloomustatavad erinevate võnkuvate suuruste kaudu. Mehaanilise võnkumise (näiteks pendli või kiige või heliseva pillikeele (heliallika) võnkumise) puhul muutub keha asend ning võnkuvaks suuruseks on keha asendit iseloomustav koordinaat (kaugus või nurk). Elastse võnkumise puhul muutub elastse keskkonna rõhk antud punktis. See leiab aset näiteks heli levimisel õhus või vees tihenduste ja hõrendustena. · pinge - (elektriline pinge vahelduvvooluvõrgus)

Võnkumine

järgi. Välisjõududeks nimetatakse jõude, millega süsteemi mittekuuluvad kehad mõjuvad süsteemi kehadele.Välismõju toimimise järgi liigitatakse võnkumisi veel omakorda : vabavõnkumine, sundvõnkumine ja vabavõnkumine. 3  VÕNKUMISE LIIGID Vabavõnkumine Vabavõnkumiseks nimetatakse 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 võnkuda perioodiliste välisjõudude mõjuta: võnkumine toimub ainult sisejõudude - raskusjõu ja elastsusjõu mõjul. Looduses esineb palju mitmesuguseid vabavõnkumisi (vaata: füüsikaline pendel). Mehaaniliste vabavõnkumiste tekkimise tingimused:

Füüsika võnkumised ja lained

2. Harmooniline võnkumine •Varju võnkumise hälbe seos: x = r sin ѡ t •Harmooniline võnkumine – selline võnkumine, mida saab kirjeldada siinus- või koosinusfunktsiooni abil. •Faas – siiniuse argumendiks olev suurus. φ = ѡ t Mõõtühik: radiaan(rad) •Ring- ehk nurksagedus – suurus ѡ , mille tiirlemise jaoks on nurkkiirus. •Võnkuv süsteem omab nii kineetilist kui ka potensiaalset energiat. •Võnkumise käigus toimub pidev energia muundumine. 3. Võnkumised looduses ja tehnikas •Pendel – võnkuva süsteemi füüsikaline mudel. •Matemaatiline pendel – venimatu kaalutu niidi otsa riputatud punktmass. Valem: •Vedrupendel – absoluutselt elastse vedru otsa riputatud punktmass. Valem: •Füüsikaline pendel – suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippudes võnkuda liikumatu punkti ümber. Valem: •Resonants – nähtus, kus välise mõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega suureneb võnkeamplituud. 4

Võnkumised

11) põhjal on amplituudi väärtus A( ) = A exp( - ) . Asendades siia relaksatsiooniaja valemist (7.12), saame A A A( ) = . (7.13) e 2,72 4  Võnkumise relaksatsiooniajaks nimetatakse ajavahemikku, mille vältel võnkumise amplituud kahaneb e ehk ligikaudu 2,72 korda. Ilmselt sumbuvad võnkumised seda aeglasemalt, mida suurem on relaksatsiooniaeg. Lisaks relaksatsiooniajale iseloomustatakse võnkumise sumbuvust veel ühe suurusega ­ sumbuvuse logaritmilise dekremendiga. Sumbuvuse logaritmiliseks dekremendiks nimetatakse naturaallogaritmi kahe järjestikuse amplituudi suhtest: A(t ) A exp( - t ) = ln = ln = ln ( exp( T ) ) = T . (7.14) A(t + T ) A exp ( - ( t + T ) ) Tuleme nüüd tagasi valemi (7