Majburiy mexanik tebranishlar

8-variant

1. Majburiy mexanik tebranishlar.

2. Qattiq jismlarning kristall tuzilishi.

3. Suyuqliklarda qanday to’lqin kuzatiladi, bo’ylamami yoki ko’ndalang?

Majburiy tebranish - oʻzgaruvchan tashqi kuch taʼsirida tebranuvchi sistemada davriy qonun boʻyicha sodir boʻladigan tebranish. Koʻpincha, sistemaning Majburiy tebranishi boshqa biror majburiy tebranuvchi sistema mavjudligi bilan bogʻliq. Masalan, mikrofon diafragmasining Majburiy tebranishi tovush manbaining tebranishiga bogʻliq. Sistema majburiy tebranuvchi sistemadan uzatilgan energiya hisobiga majburan tebranadi. Koʻpincha, Majburiy tebranishdagi sistema olgan energiyasining koʻp qismini majburiy tebratuvchi sistemaga oʻtkazmaydi yoki oʻtkazsa ham majburiy tebratuvchi sistema energiyasiga nisbatan kam boʻladi. Bunday hollarda majburiy tebratuvchi sistema Majburiy tebranishdagi sistemaga davriy kuch bilan taʼsir etadi, deb olinadi. Agar sistema chiziqdi tebransa, uning Majburiy tebranish chastotasi shu davriy kuch chastotasiga teng boʻladi. Majburiy tebratuvchi davriy kuch chastotasi bilan sistema erkin tebranishi chastotasi teng boʻlsa, sistemada rezonans hodisasi kuzatiladi.

Majburiy tebranish qonuniyatlaridan tebranuvchi sistemalarni hisoblashda keng foydalaniladi Doimo ta’sir qiluvchi, davriy tashqi kuch ta’sirida tizimning tebranishi majburiy

tebranishlar deb ataladi. Ta’sir etuvchi kuch majbur etuvchi kuch deb ataladi.

Majburiy tebranishning amplitudasi tebranayotgan sistemaning xossalariga, majburiy kuchning amplitudasi va chastotasiga, hamda sistema xususiy chastotasining nisbatiga bog‘liq bo‘ladi. Sistemaga ta’sir qiluvchi majburiy kuchning chastotasi o‘zgarganda uning amplitudasi ham o‘zgaradi. Davriy ravishda o‘zgaruvchi majburiy kuchning chastotasi sistemaning xususiy chastotasiga yaqinlanishi bilan majburiy tebranishning amplitudasi ortadi va chastotalar teng bo‘lganda u maksimal qiymatga erishadi.

Tebranayotgan sistemaga ta’sir qiluvchi davriy o‘zgaruvchi majburiy kuchning chastotasi sistemaning xususiy tebranish chastotasiga tenglashganda majburiy tebranish amplitudasining keskin o‘sishiga rezonans deyiladi.

Rezonans hodisasi tabiat va texnikada katta amaliy ahamiyatga ega. Rezonans hodisasi faqat mexanik hodisalardagina emas, hatto elektrotexnikada, optikada va yadro fizikasida ham foydalaniladi. Radiopriyomnik, televizor va hokazolarning ishlashi rezonans hodisasiga asoslangandir.

Rezonans hodisasi ko‘pgina zarar ham keltiradi. Masalan, ma’lum tovush chastotalarida ba’zan radiopriyomnik korpusi titraydi, ritmik ravishda ishlaydigan mashinalar o‘rnatilgan fundamentlar parchalanishi va buzilishi mumkin. Aviatsiyada rezonans hodisasi samolyotlarni parchalab yuborishi mumkin. Shuning uchun ham rezonans hodisasi zarar keltiradigan joylarda nazariya va tajribalar yordamida rezonans hosil bo‘lishining oldini olish mumkin.

Endi biz qandaydir yaxlit elastik muhitga qisqa vaqtli kuch emas, davriy o‘zgaruvchan kuch ta’sir qilganda muhitda bo‘ladigan harakatni o‘rganamiz.

Faraz qilaylikki, qandaydir sistema muhitda tebranma harakatda bo‘lsin. Muhit zarrachalari bir-biri bilan bog‘langan bo‘lsa; tebranish harakat energiyasi sistemani o‘rab turgan muhit zarrachalariga beriladi va ularni tebranma harakatga keltiradi. Ana shunday tebranishlarning muhitda tarqalishi to‘lqinlar deb ataladi.

Mexanik to‘lqin deb, mexanik tebranishlarning elastik muhitda tarqalish protsessiga aytiladi. To‘lqinlar tebranishlari va tarqalish yo‘nalishining o‘zaro munosabatiga qarab ikki turga bo‘linadi: bo‘ylama va ko‘ndalang to‘lqinlar.

Agar muhit zarralarining tebranishi to‘lqin tarqalayotgan yo‘nalish bo‘yicha bo‘lsa, bunday to‘lqinlar bo‘ylama to‘lqinlar deyiladi va ularning tezligi quyidagi formuladan topiladi:

(48)

bunda – elastiklik yoki Yung moduli;

- muhitning zichligi.

Agar muhit zarralarining tebranishi to‘lqin tarqalish yo‘nalishiga tik bo‘lsa, bunday to‘lqin ko‘ndalang to‘lqin deyiladi va uning tarqalish tezligi quyidagi formuladan topiladi:

(49)

bunda G – siljish moduli, ya’ni siljish deformatsiyasini harakterlovchi kattalik.

Bo‘ylama to‘lqinlar elastik xajmga ega bo‘lgan muhitda ya’ni qattiq, suyuq va gazsimon jismlardagina tarqala oladi. Ko‘ndalang to‘lqinlar esa siljish deformatsiyasiga ega bo‘lgan muhitda, ya’ni faqat qattiq jismlarda va ikki muhit chegarasida tarqala oladi.

2. Qattiq jism — moddaning shakli turgʻun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik harakati ularning muvozanat vaziyatlari atrofida kichik tebranishlaridan iborat boʻladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylashadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi. Qattiq jismning turgʻun (eng kichik ichki energiyali) holati kristall holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturgʻun holatda boʻladi va vaqt oʻtishi bilan kristallanishi kerak. Tabiatdagi barcha moddalar (suyuq geliydan tashqari) atm. bosimida va T>0 K trada qotadi. Qattiq jism xossalarini uning atommolekulyar tuzilishini va zarralari harakatini bilgan holda tushuntirish mumkin. Qj.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi maʼlumotlarni toʻplash va tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch, yorugʻlik, elektr va magnit maydon va h.k.ning taʼsirini ifodalovchi bir qator empirik qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq jismning tuzilishi atomlar orasidagi taʼsir kuchiga bogʻliq. Bir xil atomlarning oʻzi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani oʻzgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan oʻzgartirish mumkin. Koʻpgina yarimoʻtkazgichlar bosim ostida metall holatga oʻtadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim tufayli 1 atomga toʻgʻri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik boʻlib qolganda atomlar oʻz indivialligini yoʻqotadi va modsa oʻta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini oʻrganish, xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining oʻzgarishi (fazaviy oʻtishlar), temperatura oʻzgarganda, magnit maydon taʼsirida va boshqalar tashqi taʼsirlar natijasida ham yuz berishi mumkin.

Bogʻlanishlarning turi boʻyicha Qattiq jism bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (№S1, KS1 va boshqalar) ionlar orasida asosan elektrostatik tortishish kuchlari taʼsir etadi; 2) kovalent bogʻlanishli kristallarda (olmos, Oye, 81) qoʻshni atomlarning valent elektronlari umumiylashgan boʻladi. Kristall ulkan molekulaga oʻxshaydi; 3) koʻpchilik metallarda bogʻlanish energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion asos bilan oʻzaro taʼsiri tufayli hosil boʻladi (metall bogʻlanish); 4) molekulyar kristallarda molekulalar ularning dinamik qutblanishi tufayli paydo boʻladigan zaif elektrostatik kuchlar (VanderVaals kuchlari) yordamida bogʻlanadi; 5) vodorod bogʻlanishli kristallarda vodorodning har bir atomi tortishish kuchlari yordamida bir vaqgning oʻzvda 2 ta boshqa atom bilan bogʻlanadi. Bogʻlanishlar turi boʻyicha tasnif shartli boʻlib, koʻpgina moddalarda turli bogʻlanishlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.

Qattiq jismdagi atomlar orasidagi taʼsir kuchlari turlituman boʻlishiga qaramay, elektrostatik tortishish va itarishish ularning manbai boʻlib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turgʻun Qattiq jismning hosil boʻlishi tortishish kuchlari ~108sm masofalarda itarishish kuchlari bilan muvozanatlashishini koʻrsatadi. Baʼzi hollarda atomlarni qattiq sharchalar deb qarash va ularni atom radiuslari bilan ifodalash mumkin.

Barcha Qattiq jism yetarlicha yuqori trada eriydi yoki bugʻlanadi. Bundan faqat qattiq geliy mustasno: u (bosim ostida) temperatura pasayganda eriydi. Erish jarayonida jismga berilgan issiqlik atomlararo bogʻlanishlarni uzishga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning erish tralari Teturlicha (mas, mol. vodorodniki — 259,1°, volframniki 3410±20°, grafitniki 4000° dan yuqori). Qattiq jismning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi bogʻlanish kuchlari bilan aniqdanadi. Bu kuchlarning turlituman boʻlishi mexanik xususiyatlarning ham turlicha boʻlishiga olib keladi: baʼzi bir Qattiq jism plastik, boshqalari moʻrt. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan plastikroq boʻladi. temperatura qoʻtarilishi bilan odatda plastiklik ortadi. Uncha katta boʻlmagan kuchlanishlarda barcha Qattiq jismda elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bogʻlanish kuchlariga muvofiq kelmaydi. 1922 yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning taʼsiri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). 1933 yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini taʼrifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall oʻzini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari boryoʻqligiga bogʻliq. Qattiq jismning plastikligi koʻp hollarda dislokatsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yoki yoʻqotuvchi ishlov berishdir

3. Qattiq, suyuq va gazsimon moddalarning zarralari orasida o’zaro tutinish kuchlari mavjud bo’ladi. Zarralar bir-biriga nisbatan siljiganda elastik kuchlari yuzaga keladi.Shu sababli bunday muhit elastik muhit deyiladi.

Tebranishlarning vaqt o’tishi bilan fazoda tarqalish hodisasiga to’lqin deyiladi.

To’lqin tarqalayotgan muhitning zarralari to’lqin bilan birga ko’chmaydi, ular o’z muvozanat holatlari atrofida tebranib turadi. Barcha zarralar tebranishi turli xil fazada bo’ladi.

Zarralarning tebranishi to’lqin tarqalayotgan yo’nalishga nisbatan qanday yo’nalganligiga qarab to’lqinlar ko’ndalang va bo’ylama to’lqinlarga ajratiladi.

Agar tebranma harakat yo’nalishi va uning tarqalish yo’nalishi ustma-ust tushsa, bunday to’lqin bo’ylama to’lqin deyiladi. Bunday to’lqinlarni katta diametrli prujinalarning tebranishida kuzatish mumkin. Suyuqliklar va gazlarda faqat bo’ylama to’lqinlar tarqaladi.

Po‘Latov Xayrulla

Tebranma harakat yonalishi va uning tarqalish yo’nalishi o’zaro perpendikulyar bo’lsa, ko’ndalang to’lqin deyiladi. Qattiq jismlarda ko’ndalang va bo’ylama to’lqinlar tarqaladi.

To’lqin tarqalish yo’nalishi nur deyiladi.

Tebranma harakatga keltirigan boshlang’ich zarra vibrator deyiladi.

Ulrtatovush to’lqinlari inson faoliyatining turli tuman sohalarida keng ishlatiladi. Suyuqlik xossalarini o’rganishda, lokatsiya ishlarida (lokatorlar), chuqurlikni o’lchash va dengiz tubi re’lyefini aniqlashda (exolotlar), ultratovush defektoskopiyasida (metal buyum nuqsonlarini topishda), biologik va fiziologik ta’sirlarda qo’llaniladi.