Titreşim
Araştırmacıların altyapıdaki küçük titreşimleri izlemesini sağlayan bir teknik olan hareket büyütmeyi anlayın Hareket büyütmedeki atılımların, mühendislerin bina altyapılarında rüzgar ve yağmur gibi güçlerin neden olduğu neredeyse algılanamayan titreşimleri daha iyi izlemesini nasıl sağladığını öğrenin. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (Bir Britannica Yayın Ortağı) Bu makale için tüm videoları görün
Titreşim elastik bir cismin veya ortamın parçacıklarının periyodik ileri geri hareketi, genellikle hemen hemen herhangi bir fiziksel sistemin yerinden çıkmasıyla sonuçlanır. denge durumu ve dengeyi yeniden kurma eğiliminde olan güçlere yanıt vermesine izin verilir.
Titreşimler iki kategoriye ayrılır: serbest ve zorlamalı. Sistem anlık olarak bozulduğunda ve daha sonra kısıtlama olmaksızın hareket etmesine izin verildiğinde serbest titreşimler meydana gelir. Klasik bir örnek, bir yaydan asılı bir ağırlıkla sağlanır. Dengede, sistem minimum enerji ve ağırlık istirahat halindedir. Ağırlık aşağı çekilir ve bırakılırsa sistem dikey olarak titreşerek tepki verir.
Bir yayın titreşimleri, basit harmonik hareket (SHM) olarak bilinen özellikle basit türdendir. Bu, sistemdeki bozulma bir geri yükleme ile karşılandığında meydana gelir. güç bu tam olarak rahatsızlığın derecesi ile orantılıdır. Bu durumda, geri yükleme kuvveti, (Hooke yasasına göre) yayın yer değiştirmesi ile orantılı olan yaydaki gerilim veya sıkıştırmadır. Basit harmonik harekette periyodik salınımlar sinüzoidal denilen matematiksel formdadır.
Küçük bozulmalara maruz kalan çoğu sistem, bir tür geri yükleme kuvveti uygulayarak bunlara karşı koyar. Kuvvetin bozulma ile orantılı olduğunu varsaymak genellikle iyi bir yaklaşımdır, böylece SHM, küçük bozulmaların sınırlı durumunda, titreşimli sistemlerin genel bir özelliğidir. SHM'nin bir özelliği, titreşim periyodunun, titreşim periyodundan bağımsız olmasıdır. genlik . Bu tür sistemler bu nedenle saatleri düzenlemede kullanılır. Örneğin bir sarkacın salınımı, genlik küçükse SHM'ye yaklaşır.
Modern teknolojinin binalardaki titreşimleri algılamaya ve yapısal hasarı incelemeye nasıl yardımcı olduğunu öğrenin Yapı malzemelerindeki titreşimleri ölçmek için kullanılan modern teknolojiye genel bakış. Ansiklopedi Britannica, Inc. Bu makale için tüm videoları görün
Serbest titreşimin evrensel bir özelliği sönümlemedir. Tüm sistemler sürtünme kuvvetlerine tabidir ve bunlar sürekli olarak titreşimlerin enerjisini tüketerek genliğin genellikle üstel olarak azalmasına neden olur. Bu nedenle hareket asla tam olarak sinüzoidal değildir. Böylece, sürülmemiş halde bırakılan sallanan bir sarkaç, sonunda denge (minimum enerji) konumunda durağan hale geri dönecektir.
Bir sistem sürekli olarak harici bir kurum tarafından çalıştırılıyorsa, zorlanmış titreşimler meydana gelir. Basit bir örnek, her düşüşte itilen bir çocuk salıncağıdır. Özel ilgi alanı, SHM'ye maruz kalan ve sinüzoidal zorlama ile tahrik edilen sistemlerdir. Bu, önemli bir fenomene yol açar: rezonans . Rezonans sürüş sırasında meydana gelir Sıklık serbest titreşimlerin doğal frekansına yaklaşır. Sonuç, titreşim genliğinde bir artışla birlikte, titreşimli sistem tarafından hızlı bir enerji alımıdır. Nihai olarak, genlikteki büyüme, sönümlemenin varlığı ile sınırlıdır, ancak pratikte tepki çok büyük olabilir. Bir köprüden geçen askerlerin, yapıyı yok etmek için yeterli rezonans titreşimleri oluşturabileceği söylenir. Şarap kadehlerini kıran opera sanatçıları hakkında da benzer bir folklor var.
Elektrik titreşimleri elektronikte önemli bir rol oynar. Hem endüktans hem de kapasitans içeren bir devre, sinüzoidal akım akışını içeren SHM'nin elektrik eşdeğerini destekleyebilir. Devre, frekans olarak devrenin serbest salınımlarıyla eşleşen alternatif akımla çalıştırılırsa rezonans meydana gelir. Ayarlamanın ardındaki ilke budur. Örneğin, bir radyo alıcısı, doğal frekansı değiştirilebilen bir devre içerir. Frekans, radyo vericisininkiyle eşleştiğinde, rezonans meydana gelir ve devrede bu frekansta büyük bir alternatif akım gelişir. Böylece, yankılanan devreler, bir karışımdan bir frekansı filtrelemek için kullanılabilir.
Müzik aletlerinde, tellerin, zarların ve hava sütunlarının hareketi, SHM'lerin üst üste bindirilmesinden oluşur; içinde mühendislik yapılar, titreşimler, genellikle istenmeyen bir özellik olsa da, ortak bir özelliktir. Birçok durumda, karmaşık periyodik hareketler, SHM'nin birçok farklı frekansta üst üste binmesi olarak anlaşılabilir.
Paylaş: