Еріксіз тербеліс

Үйлеріңнің жанынан ауыр жүк машинасы жүріп өткенде терезе әйнектерінің шылдырын талай естігендерің бар. Шынылардың тербелісі еріксізтербелістерболады. Олтербелістердіжүкмашинасыныңәсеріненауа мен жердіңтербелістерітудырады.

Телефонмен сөйлескенде микрофон мембранасы ауа қозғалысының әсерінен тербеледі, ал ауа дауыс жарғақшасының тербелісі әсерінен болады. Микрофон мембранасыныңтербелістері мен ауаныңтербелістеріеріксізтербелістерболыпсаналады.

Жұмыс атқарып тұрған барлық машиналар мен механизмдердің корпустары да еріксіз тербелістер шығарады. Қаттысөйлегіштің диффузоры да еріксізтербелісжасайды.

Келтірілген мысалдар еріксіз тербелістердің бізді қоршаған ортада жиі кездесетінін көрсетеді. Олайболса, олардыңнегізгіқасиеттерінбілгенжөн.

Егер серіппелі маятниктің сол жақтағы серіппесі аз жиілікпен тартып қойсақ, онда маятниктің жүгі де аз жиілікпен тербеле бастайды. Егермәжбүретушітербелістердіңжиілігінарттыратүссек, ондаеріксізтербелістіңжиілігі де арта түседі. Мәжбүретушітербелістердіңжиілігінеғұрлымкөпболса, еріксізтербелістіңжиілігі де солғұрлымкөпболады. Осы жәнеосығанұқсасбасқа да мысалдареріксізтербелістердіңжиілігімәжбүретушітербелістердіңжиілігінетеңекенінекөзжеткізеді.

Еріксізтербелістердіңмаңыздысипаттамасы – тербелісмәжбүретушікүшжиілігінетәуелділігі. Бұлтәуелділік фаза – жиіліктіксипаттамадепаталады. Осциллографтыңығысуыкүштен фаза бойыншақалыпотырады. Аз жиіліктердебұлқалуүлкенемес, бірақжиілікөскенсайынфазалықкешігу арта түсіп, резонанс кезінде   – гежетеді. Жиілік ары қарайөсе берсе, ығысудың да күшке қарағандақалуыартып, – гежақындайды. Резонанс болуыныңнегізгішарттарыныңбірі – жүйегееңүлкенқуаткелетіндейфазаларқатысы.

(1)

(2)

(1) және (2) теңдеулерінің шешімдерінен еріксіз тербелістердің  бастапқы фазасы мен амплитудасы  жиілікке тәуелді екені көрінеді.

Еріксіз тербелістерді зерттеуді әрі қарай жалғастыра түселік. Еріксіз тербелістердің амплитудасы мәжбүр етуші тербелістердің жиілігіне тәуелді ме дегенді анықтайық. Ол үшін 1 - суреттегі құрылғыны қарастырайық.

Двигательді іске қосып, маятниктің шағын амплитудамен тербелетінін байқаймыз.Мәжбүр етуші тербелістердің жиілігін жайлап арттыра отырып, маятниктің еріксіз тербелісінің жиілігінің арта беретінін, сөйтіп, үлкен шамаға жете беретінін байқаймыз. Алайда, мәжбүр етуші тербелістердің жиілігін ары қарай арттыра түскенде маятниктің еріксіз трбелістерінің амплитудасы азаяды.

1- суретте біз жүргізген тәжірибеге ұқсас тәжірибенің нәтижесін бейнелейтін график келтірілген.Тәжірибе барысында көргенімізді түсіну үшін еріксіз тербелістердің амплитудасының ең үлкен мәнге ие болған мақсатын қайталап, тербелістердің жиілігін анықтайық.

Двигательді өшіріп, маятникті тоқтатып, маятниктің еркін тербелістерінің жиілігін табайық. Сонда мынадайтосынжайға тап боласыңдар: маятниктіңеркінтербелістерініңжиілігі мен еріксізтербелістерініңамплитудасыеңүлкенмәнгеиеболғанкездегі жиілігішамаменалғанда, бірдейекен. Мәжбүретушітербелістержиілігініңеркінтербелістердіңжиілігінежақындағанмезеттееріксізтербелістердіңамплитудасыныңкенеттенөсіпкетуінрезонансдепатайды.

Орныққан еріксіз тербелістердің жиілігі қашанда сыртқы күштің жиілігіне тең. Енді осы еріксіз тербелістер амплитудасының жиілікке қалай тәуелді екенін айқындайық.

Керілген жіпке екі маятник ілеміз. Мұндағы А маятнигінің ұзындығы езгермейді. Ал В маятнигінің ұзындығын жіптің бос ұшын әрлі-берлі қозғай отырып өзгертуге болады. Егер маятникті тербеліске келтірсек, онда ол керілген жіп арқылы A маятникке қайсыбір периодты күшпен әрекет етеді. Соның салдарынан енді А маятник те еріксіз тербеле бастайды.

В маятниктің ұзындығын азайта отырып, оның тербеліс жиілігін өзгертуге болады. Сөйтіп, А маятникке әрекет ететін мәжбүр етуші күштің жиілігін өзгертеміз. Сонда осы мәжбүр етуші күштің жиілігі А маятник тербелісінің меншікті жиілігіне жақындағанда (маятниктердің ұзындықтары теңелгенде), А маятниктің тербеліс амплитудасы кенет артып кететінін байқауға болады. Міне, осы мәжбүр етуші күштің тербеліс жиілігі мен тербелмелі жүйенің меншікті жиілігі дәл келген кездегі еріксіз тербелістер амплитудасының кенет арту құбылысы резонанс деп аталады.

Резонанс құбылысымен қай-қайсымыз да жиі ұшырасамыз.

Бірақ көбінесе оған мән бермейміз. Мысалы, үйдің тұсынан трамвай, трактор, пойыз, жүк машинасы, т.б. өте шыққан кезде, терезенің әйнегі дірілдеп, шыныаяқтар сылдырлайды. Өйткені сыртқы тербелістер жиілігі үйдегі денелердің меншікті жиілігімен сәйкес келеді де, соның салдарынан резонанс құбылысы пайда болады.