§. SO‘NUVCHI TEBRANISHLAR
Garmonik tebranishlarni o‘rganishda real sistemalarda mavjud bo‘lgan ishqalanish va
qarshilik kuchlari hisobga olinmagan edi. Bu kuchlaming ta’siri harakatning xarakterini
ahamiyatga olarli darajada o‘zgartiradi, shu sababli tebranish so ‘nuvchi bo‘lib qoladi
Agar sistemada kvazielastik kuchdan tashqari muhitning qarshilik kuch- lari —ishqalanish
kuchlari ta’sir etayotgan bolsa, Nyutonning ikkinchi qonunini quyidagicha yozish mumkin.
𝑚
𝑑 𝑥
𝑑𝑡
= −𝑘𝑥 + 𝐹
Bu differensial tenglamani yechish uchun ishqalanish kuchining qaysi parametrlarga
bog‘liqligini bilish lozim. Odatda uncha katta bo‘lmagan amplituda va chastotalarda ishqalanish
kuchi tezlikka proporsional bo‘lib, tabiiyki, tezlik yo‘nalishiga qarama-qarshi yo‘naladi:
𝐹
= −𝑘𝑟 = −𝑟
𝑑𝑥
𝑑𝑡
bu yerda r — ishqalanish koeffitsiyenti bo‘lib, muhitning harakatga qarshilik ko‘rsata olish
xossasini xarakterlaydi. (7.32)ni (7.31)ga qo'yamiz:
𝑚
𝑑 𝑥
𝑑𝑡
= −𝑘𝑥 − 𝑟
𝑑𝑥
𝑑𝑡
Yoki
𝑑 𝑥
𝑑𝑡
+ 2𝛽
𝑑𝑥
𝑑𝑡
+ 𝜔 = 0
bu yerda
2𝛽 =
; 𝜔 =
; 𝛽
so‘nish koeffitsiyenti,
COQ
sistemaning xususiy tebranishlari
doiraviy chastotasi.
Tenglamaning yechimi quyidagicha bo‘ladi
𝑥 = 𝐴 𝑒
COS
(𝜔𝑡 + 𝜑 )
Bu funksiyaning grafigi 7.15- rasmda uzulksiz 1 chiziq bilan ko'rsatilgan; amplitudaning
o‘zgarishi esa 2 shtrixlangan chiziq bilan tasvirlangan.
𝐴 = ±𝐴 𝑒
So‘nuvchi tebranishlar davri ishqalanish koeffitsiyentiga bog‘liq bo‘lib, quyidagi formula
yordamida aniqlanadi:
𝑇 =
2𝜋
𝜔
=
2𝜋
𝜔 − 𝛽
Ishqalanish kuchining juda kichik qiymatlarida
(𝛽 ≪ 𝜔 )
so'nuvchi tebranishlar davri so‘nmas
erkin tebranishlar davriga teng bo‘ladi:
𝑇 =
Tebranish amplitudasining kamayishi tezligi so‘nish koeffitsiyenti bilan aniqlanadi: P
qancha katta bo‘lsa, demak, muhit qarshiligi shuncha katta va tebranish amplitudasi shuncha tez
kamayadi. Lekin amalda ko'pchilik hollarda so‘n uvchanlik darajasi so‘nishning logarifmik
dekrementi bilan xarakterlanadi. Bir-biri bilan bir tebranish davriga teng bo'lgan vaqt oraliqlari
orqali ajratilgan ikki ketma-ket amplitudalar natural logarifmlari nisbatiga so'nishning logarifmik
dekrementi deyiladi va u quyidagicha ifodalanadi:
𝜆 = 𝑙𝑛
𝐴 𝑒
𝐴 𝑒
(
)
= 𝑙𝑛𝑒
demak, so‘nish koeffitsiyenti va so‘nishining logarifmik dekrementi o‘zaro bir-
birigayetarlicha oddiy bog‘langan ekan:
𝜆 = 𝛽𝑇
So‘nish koeffitsiyenti katta bo'lganda 7.36 (p
2
>шо) formuladan ko‘rinib turibdiki, tebranish
davri mavhum qiymatga ega bo‘ladi. Bunday holdagi harakatni aperiodik harakat deyiladi.
Aperiodik harakatning mumkin bo‘lgan ko‘rinishlari rasmda grafiklar ko'rinishida berilgan. Bu
hodisaning elektr tebranishlariga taalluqli bo'lgani birmuncha kengroq ko‘rinishida 18-bobda
ko‘rib o'tiladi.
So‘nmas (7.1- §ga q.) va so'nuvchi tebranishlar xususiy yoki erkin tebranishlar deyiladi. Ular
boshlang‘ich kuch ta’sirida yoki muvozanat vaziyatga nisbatan boshlang‘ich siljish tufayli tashqi
ta’sir kuchlaridan xoli holda boshlang‘ich to‘plangan energiya hisobiga yuz beradi.
MAJBURIY TEBRANISHLAR. REZONANS
Sistemada davriy qonun asosida o‘zgaruvchi tashqi kuch ta’sirida vujudga keluvchi
tebranishlar
majburiy tebranishlar
deyiladi.
Faraz qilaylik, moddiy nuqtaga kvazielastik kuchlardan va ishqalanish kuchlaridan tashqari
tashqi majburlovchi
𝐹 = 𝐹 𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡
kuch ta’sir qilayotgan bo'lsin, bunda
F
0
amplituda
majburlovchi kuchning doiraviy chastotasi. Nyutonning ikkinchi qonuniga asoslangan holda
differensial tenglama tuzamiz:
𝑚
𝑑 𝑥
𝑑𝑡
= −𝑘𝑥 − 𝑟
𝑑𝑥
𝑑𝑡
+ 𝐹 𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡
Yoki
𝑑 𝑥
𝑑𝑡
+ 2𝛽
𝑑𝑥
𝑑𝑡
+ 𝜔 𝑥 = 𝑓 𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡
Bunda
𝑓 = 𝐹 𝑚
⁄
(7.38) differensial tenglamannig yechimi ikki qo‘shiluvchining yig'indisiga teng. Ulardan
biri so‘nuvchi tebranishlarning (7.34) tenglamasiga mos bo‘lib, tebranish barqaror bo‘lganda
asosiy rol o‘ynaydi (7.15-rasmga qarang). Biror vaqtdan so‘ng uni e’tiborga olmasa ham bo‘ladi.
Ikkinchi qo‘shiluvchi majburiy tebranishlar barqaror bo‘lgandagi moddiy nuqtaning siljishini
tavsiflaydi.
𝑥 = 𝐴𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑 )
Bu yerda
𝐴 = 𝑓
(𝜔 − 𝜔 ) + 4𝛽 𝜔
𝑡𝑔𝜑 = −𝛽𝜔/(𝜔 − 𝜔 )
7.39
dan
ko'rinib
turibdiki,
garmonik
qonun
asosida
o‘zgarib
turuvchi
majburlovchi kuch ta’sirida sodir bo'lgan barqaror tebranishlar ham garmonik
tebranishlar bo‘ladi. Majburiy tebranishlar chastotasi majburlovchi kuchning chastotasiga teng
bo‘ladi. Grafigi 7.17-rasmda ko‘rsatilgan majburiy tebranishlar majburlovchi kuchga nisbatan
faza bo'yicha siljigan.
7.40 majburiy tebranishlar amplitudasi, majburlovchi
kuchning amplitudasiga to‘g‘ri proporsional bo‘lib,
muhitning so‘ndirish koeffitsiyenti hamda xususiy va
majburiy tebranishlar doiraviy chastotasi bilan murakkab
bog‘lanishga ega. Agar sistema uchun
𝜔
va
𝛽
berilgan
bo‘lsa, majburlovchi kuch o‘zgarishlari chastotasining
ma’lum bir qiymatida majburiy tebranishlar amplitudasi
o‘zining rezonansli qiymati deb ataluvchi maksimal
qiymatiga erishadi.
𝜔
va
𝛽
ning berilgan birorqiymatidagi maksimal amplitudaga erishish hodisasi rezonans
deb aytiladi.
Agar (7.40) da maxrajning minimumga ega bo‘lish sharti topilsa, bu holda doiraviy
chastotaning rezonans yuz bergan holdagi chastotasini topish mumkin.
𝜔
=
𝜔 − 2𝛽
(7.42)ni (7.40)ga qo'yib, rezonans paytidagi tebranish amplitudasini topamiz:
𝐴 = 𝑓 (2𝛽 𝜔 − 𝛽 )
(7.43) dan kohinib turibdiki agar muhit qarshiligi bo‘lmasa (
𝛽 = 0
) majburiy tebranishlar
amplitudasi rezonans yuz berganda cheksiz katta bo‘ladi. Bu holda (7.42) dan
𝜔
= 𝜔
kelib
chiqadi, ya’ni majburlovchi kuchning chastotasi sistemaning xususiy chastotasiga mos kelganda
sistemada so'nmas rezonans hodisasi yuz beradi.
Turlicha so‘ndirish koeffitsiyentiga ega bo‘lgan sistemada majburiy tebranish
amplitudasining majbur etuvchi kuchning doiraviy
chastotasiga bog‘liqligi grafigi 7.18- rasmda ko‘rsatilgan.
Mexanik rezonans hodisasining ham foydali, ham
zararli ta’siri bor. Rezonansning zararli ta’siriga eng asosan
uning yuzaga keltirishi mumkin bo‘lgan buzish xossasidir.
Shu sababli texnikada turli xil vibratsiyalarni hisobga olgan
holda rezonans hodisasi yuz berishi mumkin bo‘lgan
sharoitlarni
ko‘rib
chiqish
lozim,
aks
holda
vayronagarchilikka va halokatga olib kelishi mumkin.
Umuman, jismlar bir necha xususiy va ularga mos holda
bir nechta majburiy tebranishlar chastotasiga ega bo‘ladi.
Agar
odam
ichki
organlarining
so'ndirish
koeffitsiyenti katta bo‘lmaganda edi, tashqi vibratsiyalar va
tovush to‘lqinlari t’asiri ostida yuzaga keluvchi rezonans
hodisasi ichki organlarda halokatli hollarni yuzaga
keltirishi
mumkin
edi:
organlarning
uzilishi,
bog‘lanishlarning zararlanishi va hokazo. Lekin turmushda
yetarlicha me’yorida bo‘lgan tashqi ta’sirlar ostida bunday hodisalar yuz bermadi, chunki
biologic sistemalarning so‘ndirish koeffitsiyenti juda kattadir. Shunga qaramay, tashqi mexanik
tebranishlar ta’siri tufayli ichki organlarda rezonans hodisasi yuz beradi. Infratovush
tebranishlarining vibratsiyalaming odam organizmiga ko‘rsatadigan salbiy ta’sirlaridan biri shu
bo‘lsa kerak.
AVTOTEBRANISHLAR
Sistemaga davri ravishda tashqi kuchlar (majburiy tebranishlar) ta’sir qilib tursa,
sistemada qarshilik kuchlari bor bo‘lganda ham tebranishlar yuz beradi. Bu tashqi ta’sir kuchi
shu tebranayotgan sistemaning o‘ziga bog‘liq bo‘lmaydi, lekin majburiy tebranishlar amplitudasi
va chastotasi bu tashqi ta’sirga bog‘liq bo'ladi.
Biroq shunday tebranish sistemalari borki, yo’qotilgan energiyani davriy ravishda,
avtomatik usulda o‘zi to‘ldirib turilishini rostlaydi va shu sababli uzoq vaqt tebranib turishi
mumkin.
Tashqi o‘zgaruvchan kuchlar ta’siridan xoli bo‘lgan biror sistemada mavjud bo‘lgan
so‘nmas tebranishlar avtotebranishlar, bunday tebranishlar hosil bo‘ladigan sistemalar
avtotebranishli sistemalar deyiladi.
Avtotebranishlar amplitudasi va chastotasi majburiy tebranishlardan farqli ravishda tashqi
kuchlar ta’siri orqali aniqlanmasdan, balki avtotebranishlar sistemasinnig xossalariga bog‘liq.
Ko’pchilik hollarda avtotebranishlar sistemasini
uchta asosiy elementlar orqali ifodalash mumkin: 1)
xususiy tebranishlar sistemasi; 2) energiya manbai; 3)
xususiy tebranishlar sistemasiga kelib turuvchi
energiyani muntazam ravishda taqsimlab turuvchi
regulator. Tebranish sistemasi teskari bogdanish kanali
orqali (7.19- rasm) regulatorga ta’sir ko’rsatib,
regulatorni sistemaning holatidan xabardorqiladi.
Mexanik avtotebranishlar sistemasiga klassik
misol sifatida soatni olish mumkin, soatda mayatnik
yoki
muvozanat
yukchasi
(posangi) tebranishlar sistemasi bo‘lib, prujina yoki biror balandlikka ko‘tarilgan
tosh energiya manbai, anker esa tebranishlar sistemasiga manbadan kelib turgan energiyani
muntazam ravishda taqsimlab turuvchi regulator vazifasini bajaradi.
Ko‘pgina biologik sistemalar (yurak, o‘pka va boshqalar) avtotebranishlar sistemasidir.
Elektromagnit avtotebranishlar sistemalariga xarakterli misol tariqasida elektromagnit
tebranishlar generatorini olish mumkin (23-bobga qarang).
MEXANIK TO‘LQINLAR TENGLAMASI
Mexanik to‘lqin deb fazoda tarqaluvchi va o‘zi energiya eltuvchi mexanik
g'alayonlanishlarga aytiladi.
Mexanik to‘lqinlarning bir-biridan farq qiluvchi ikki xil ko'rinishi mavjud: elastik
to‘lqinlar — elastik deformatsiyalarning tarqalishi va suyuqlik sirtida tarqal uvchi to‘lqinlar.
Elastik tolqinlar muhitni tashkil etgan zarrachalar orasidagi bog‘lanish ta’sir kuchlari
tufayli yuz beradi: bitta zarrachaning muvozanat vaziyatiga nisbatan siljishi qo‘shni zarrachaning
siljishiga olib keladi. Bu jarayon esachekli tezlik bilan Гazoda tarqaladi.
To‘lqin tenglamasi to‘lqin hosil bo‘lish jarayonida tebranma harakat qilayotgan nuqta
ko‘chishi bilan uning muvozanat vaziyati koordinatasi va vaqt orasidagi bog‘lanishni ifodalaydi.
OX
yo'nalish bo‘ylab tarqalayotgan to'lqin uchun bu boglanish umumiy holda quyidagi
ko‘rinishda yoziladi.
s=f(x,t)
Agar
s
va x bir to‘g‘ri chiziq bo‘ylab yo‘nalgan bo‘lsa, to'lqin bo‘ylama, agar
s
va
x
o‘zaro perpendikular yo‘nalgan bo‘lsa, ko‘ndalang to‘lqin deyiladi.
Agar
s
va x bir to‘g‘ri chiziq bo‘ylab yo‘nalgan bo‘lsa, to'lqin bo‘ylama, agar
s
va
x
o‘zaro perpendikular yo‘nalgan bo‘lsa, ko‘ndalang to‘lqin deyiladi.
Yassi to‘lqin tenglamasini keltirib chiqaramiz. To‘lqin
OX
o‘qi bo‘ylab (7.20- rasm)
so‘nmasdan shunday tarqalayotgan boisinki, uning hamma nuqtalarining amplitudalari bir xil va
A
ga teng bo'lsin. x = 0 koordinatali nuqtaning (tebranishlar manbai) tebranishlarini tenglama
bilan ifodalaymiz
Tebrani
shlar
koordinata boshidan biror ixtiyoriy x koordinatali nuqtagacha
t
vaqt
o‘
tgandan so‘ng yetib
boradi, shu sababli bu nuqtaning tebranishlari orqada qoladi.
𝑠 = 𝐴𝑐𝑜𝑠[𝜔(𝑡 − 𝜏)]
To’lqinning tarqalish vaqti va tezligi o‘zaro
𝜏 = 𝑥/𝑣
ko‘rinishdagi bog‘lanishga ega
bo‘lgani sababli (7.44) o‘rniga
𝑠 = 𝐴𝑐𝑜𝑠[𝜔(𝑡 −
𝑥
𝑣
)]
teriglamani hosil qilamiz. Bu tenglama yassi to'Iqin tenglamasidir, u to‘lqin hosil bo‘lish
jarayonida qatnashayotgan har qanday nuqtaning siljishini ixtiyoriy paytda aniqlashga imkon
beradi. Kosinusoldidagi
𝜑 = 𝜔(𝑡 − )
argument to‘lqin fazasi deyiladi. Bir vaqtning o‘zida bir
xil fazaga ega bo‘lgan nuqtalar to‘plamiga to‘lqin fronti deyiladi. Ko‘rib chiqilgan hoi
x=
const
uchun tekislik(OX o‘qiga perpendikular bolgan tekislik) tolqin fronti bo‘la oladi. Uning hamma
nuqtalariga bir vaqtda bir xil faza mos keladi. Yassi to‘lqin nomi ana shundan kelib chiqqan.
Tayinlangan tebranishlar fazasining tarqalish tezligi fazoviy tezlik deyiladi. Faraz qilaylik
𝜑 = 𝜔 𝑡 −
𝑥
𝑣
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
bo‘lsin, bu tenglamani differensiyalaymiz
𝜑 = 𝜔 𝑑𝑡 −
𝑑𝑥
𝑣
𝑏𝑢𝑛𝑑𝑎
𝑣 = 𝑑𝑥/𝑑𝑡
Demak, ma’lum vaziyatda tayinlangan tebranishlar fazasining tarqalish tezligi tolqinning
tarqalishi tezligi ekan.
Fazoviy tezlikdan tashqari guruhiy tezlik ham bor, real to‘lqin bitta (7.45) garmonik
tenglamasi yordamida ifodalanmay, balki sinusoidal to‘lqin guruhining yig‘indisi ko‘rinishida
ifodalansa, guruhiy tezlik tushunchasi qollaniladi.
Bir vaqtning o‘zida fazalari bir-biridan 2я ga farq qiladigan ikki nuqta orasidagi masofa
to‘lqin uzunligi deyiladi. U bir tebranish davrida to‘lqin bosib o‘tgan masofaga teng:
𝜆 = 𝑇𝑣
Muhitdagi tebranishlar tarqalish jarayonini xarakterlovchi (7.45) toiqin tenglamasi umumiy
differensial tenglamaning xususiy hosilalar yordamida mumkin bo‘lgan yechimlaridan biridir.
Bunday tenglama to‘lqin tenglama deyiladi.
To‘lqin tenglama haqida tasavvurga ega boiish uchun (7.45)ni ikki marta vaqt va ikki marta
koordinata bo'yicha differensiallaymiz:
𝑑𝑠
𝑑𝑡
= −𝐴𝜔𝑠𝑖𝑛𝜔 𝑡 −
𝑥
𝑣
,
𝑑 𝑡
𝑑𝑡
= −𝐴𝜔 𝑐𝑜𝑠𝜔(𝑡 −
𝑥
𝑣
)
𝑑𝑠
𝑑𝑥
= −𝐴
𝜔
𝑣
𝑠𝑖𝑛𝜔 𝑡 −
𝑥
𝑣
,
𝑑 𝑠
𝑑𝑥
= −𝐴
𝜔
𝑣
𝑐𝑜𝑠𝜔(𝑡 −
𝑥
𝑣
)
(7.47) va (7.48) dagi ikkinchi tartibli hosilalarni taqqoslab, bir o‘lchovli toiqin tenglamani
hosil qilamiz:
𝑑 𝑠
𝑑𝑥
=
1
𝑣
𝑑 𝑡
𝑑𝑡
Xususiy hosilali tenglamlami yechish ushbu kurs doirasi chegarasidan chiqadi (7.45)ning
yechimlaridan biri bizga ma’lum. Lekin quyidagilarni eslatib o‘tish muhim ahamiyatga ega.
Agar mexanik, issiqlik, elektr, magnit va hokazo fizik kattaliklarning o‘zgarishi (7.49) tenglama
asosida yuz bersa, bu tegishli fizik kattalik tezlik bilan toiqin ko‘rinishida tarqaladi demakdir.
TO‘LQINLAR ENERGIYASINING OQIMI. UMOV VEKTORI
To‘lqin jarayoni energiya uzatilishi bilan bog‘liq. Ko'chirilgan energiyaning miqdoriy
xarakteristikasi energiya oqimidir.
Biror yuza orqali ко 'chirilgan energiyaning shu energiyani ко ‘chirisk uchun ketgan vaqt oralig
‘iga nisbati energiya oqimi deyiladi.
Ф =
𝑑𝐸
𝑑𝑡
To‘lqin energiyasi oqimi birligi vattdir (Vt). To‘lqin energiyasi oqimi bilan tebranayotgan nuqta
energiyasi va to‘lqin tarqalish tezligi orasidagi
bog‘lanishni topamiz.
To‘lqin to‘g‘ri burchakli parallelepiped ko‘rinishida
tarqalayotgan muhitning hajmini ajratamiz (7.21-rasm);
uning asosi yuzi
s,
qirrasi uzunligi esa sonjihatidan
и
tezlikka teng bo'lib, to‘lqinning tarqalish yo'nalishi
bilan bir xil bo‘lsin. Shunga asosan (hajmi
s ■ и
bo'lgan
parallelepiped ichida tebranma harakat qilayotgan nuqta
qancha energiyaga ega bo'lsa,
S
yuza orqali 1 Sda shuncha energiya o'tadi. Bu to'lqinlar
energiyasi oqimidir:
Ф = 𝜔 𝑆𝑣
Bu yerda
𝜔
-
tebranma harakat energiyasininghajmiyzichligi.
To'lqin energiyasi oqimining to'lqin tarqalishi yo'nalishiga perpendikular holdajoylashgan yuzga
nisbati to'lqin energiyasi oqimining zichligi yoki to'lqinlar intensivligi deyiladi:
𝐼 =
Ф
𝑆
= 𝜔 ∙ 𝑣
yoki vektor ko'rinishda
𝐼 = 𝜔 ∙ 𝑣
To'lqin energiyasi oqimi zichligining birligi kvadrat metrda vatt (Vt/m
2
) bilan o'lchanadi.
To'lqinlarning tarqalish yo'nalishini ko'rsatuvchi va shu yo'nalishiga perpendikular bo'lgan birlik
va yuz orqali o'tuvchi to'lqin energiyasi oqimiga teng bo'lgan vektorga Umov vektori deyiladi.
Elastik to'lqin yordamida ko'chirilayotgan energiya deformatsiya potensial energiyasi bilan
tebranayotgan nuqta kinetik energiyalari yig'indisiga teng. Bu holda to'lqin energiyasining
hajmiy zichligi nimalarga bog'liqligining sabablarini ko'rsatamiz. Agar (7.17) formuladagi
alohida zarracha massasi o'rniga, moddaning p zichligi qo'yilsa, unda
𝜔 = 𝜌𝐴 𝜔 /2
ni hosil qilamiz. (7.52) ni (7.51) ga qo‘ysak,
𝐼 = (𝜌𝐴 𝜔 /2)/𝑉
formula kelib chiqadi.
Shunday qilib, elastik to‘lqinlar uchun Umov vektori muhitning zichligiga, zarrachalar
tebranishlari amplitudasining kvadratiga, tebranishlarchastotasining kvadratiga va to‘lqinning
tarqalish tezligiga bog‘liq ekan.
ZARB TO‘LQINLAR
Mexanik to‘lqinlaming keng tarqalgan misollaridan bin tovush to‘lqinlaridir (8- bobga
qarang). Bu holda to'lqin intensivligi yetarlicha katta bo‘lsa-da, ayrim havo molekulalari
tebranishlarining maksimal tezligi sekundiga bir necha santimetmi tashkil etadi, xolos, ya’ni bu
tezlik to‘lqin tezligidan ancha kichikdir (tovushning havodagi tezligi 300
nils
atrofida). Bu,
gapirib odatlanganimizdek, muhitning kichik g‘alayonlanishiga mos keladi. Biroq juda katta
g‘alayonlanishlarda (portlash, jismlaming tovush tezligidan katta tezliklarida, kuchli elektr
razryadlarida va hokazo) muhitning tebranma harakat qilayotgan zarrachalarning tezligi tovush
tezligiga deyarli teng bo‘lib qolishi mumkin, bunda zarba to‘lqin yuzaga keladi.
Katta zichlikka ega bo‘lgan, o‘ta qizdirilgan mahsulotlar portlash paytida kengayadi va
o‘zini o‘rab turgan havo qatlamini siqadi. Vaqt o‘tishi bilan siqilgan havoning hajmi ortib boradi.
Havoning siqilgan sohasini normal holatdagi sohadan ajratib turuvchi sirtga fizikada zarb
to‘lqin deb aytiladi. Gazda zarb to‘lqinning tarqalishida gaz zichligining sakrab o‘zgarishi
sxematik ko‘rinishda 7.22-
a
rasmda ko‘rsatilgan. Bir-biri bilan taqqoslab ko‘rish maqsadida
7.22-
b
rasmda
tovush todqinlari
o‘tayotgan muhit
zichligining
o‘zgarishi grafigi
berilgan
Zarb to‘lqin juda katta energiyaga ega bodishi murnkin, masalan, yadroviy portlashlarda, atrof-
muhitda zarb todqin hosil bodishida portlash ener- giyasining 50 foizga yaqini sarf bodadi. Shu
sababli zarb todqinlar biologik va texnik obyektlarga yetib borib, halokat, shikastlanish va
vayronagarchilikka olib keladi.
DOPLER EFFEKTI
Todqin manbai bilan kuzatuvchining bir-biriga nisbatan harakatlanishi natijasida kuzatuvchi
qabul qilayotgan (todqinlami qabul qiladigan) todqin chastotalarining o‘zgarishiga
Dopier effekti
deyiladi.
Kuzatuvchi muhitga nisbatan qo‘zg‘almas turgan todqin manbai tomon biror
v
n
tezlik bilan
yaqinlashayotgan bodsin deb tasawur qilaylik. Bu holda kuzatuvchi tinch turgan holidagidan
ko‘ra bir-biriga teng ketma-ket vaqt oraliqlarida ko‘proq todqinni uchrata boshlaydi. Bu qabul
qilinadigan todqin chastotasi
v
manba tarqatayotgan todqin chastotasidan katta ekanini bildiradi.
Biroq todqin uzunligi chastota vatodqinningtarqalish tezliklari
𝜈 = 𝜗/𝜆
munosabat bilan
bog’langani uchun
𝛾
|
=
𝑦𝑜𝑘𝑖 𝜆 = 𝑣/𝜈
ni hisobga olib,
𝜈
|
=
𝑣 + 𝑣
𝑣
𝜈
Boshqa hoi: todqin manbai
и
muhitga nisbatan qo‘zg‘almas turgan kuzatuvchi
tomon
v
tezlik bilan yaqinlashayotgan bodsin (7.23-
a
rasm). Manba
tarqalayotgan to‘lqin orqasidan harakatlangani uchun to‘lqin uzunligi manba qo‘zg‘almas
turganidagidan kichik bo‘ladi. Haqiqatdaesa to‘lqin uzunligi fazalar farqi 2л ga teng bo‘lgan ikki
nuqta orasidagi
X
masofaga teng. To‘lqin bir davrga teng bo'lgan vaqt oralig‘ida masofaga
tarqaladi (7.23-
b
rasm); to‘lqin manbai
AB
=
vT
masofaga ko‘chadi. Bunda
В
va Cnuqtalar fazasi
2л gafarq qiladi, demak, ular orasidagi masofa nurlanish manbaining harakati tufayli yuzaga
kelgan to‘lqin uzunligiga teng. 7.23- rasmdan foydalanib va v =
v
/
X
ni hisobga olib, ayrim
hisoblashlami bajaramiz
𝜆
|
= 𝜆 − 𝑣 𝑇 =
𝑣
𝜈
−
𝑣
𝜈
= (𝑣 − 𝑣 )/𝜈
Bu holda kuzatuvchi tebranish chastotasi
𝜈
||
=
𝑣
𝜆
|
= [𝑣(𝑣 − 𝑣 )]𝜈
bo‘lgan to‘lqinni qabul qiladi.
Kuzatuvchi va manba bir vaqtning o‘zida bir-biriga tomon hara- katlanayotganda,
kuzatuvchi qabul qilayotgan to‘lqin chastotasi (7.56 formulaga
𝛾
o'rniga qo‘yish
𝜈
' [(7.45)ga
q.]yo‘li bilan topiladi.
𝜈
||
=
𝑣
𝑣 − 𝑣
𝑣 + 𝑣
𝑣
𝜈 =
𝑣 + 𝑣
𝑣 − 𝑣
𝜈
(7.57) dan ko'rinib turibdiki, kuzatuvchi va manba bir-biriga yaqinlashganda tarqatiladigan
tovush chastotadan qabul qilinadigan chastota katta ekan. (7.57) formuladagi
v
t
va
v
n
ning
ishoralarini o‘zgartirib, xuddi shunga o‘xshash manba va kuzatuvchi bir-biridan uzoqlashgan hoi
uchun umumiy formulani yozish mumkin:
𝜈
|||
=
𝑣 ± 𝑣
𝑣 ± 𝑣
𝜈
bu formulada „yuqoridagi” ishoralar manba va kuzatuvchining bir-biriga yaqinlashishiga.
„pastki” ishoralar esa ularning bir-biridan uzoqlashishiga taalluqlidir.
Dopier efifektinijismningmuhitdagi harakat tezligini aniqlash uchun qo'llash mumkin. Bu
effektning tibbiyotda qo‘llanilishi alohida ahamiyatga ega. Bu hodisani batafsilroq ko‘rib
o‘tamiz.
Aytaylik, ultratovush generatori priyomnik bilan birga biror texnik sistema ko‘rinishida
joylashtirilgan bo‘lsin (7.24- rasm). Texnik sistema muhitga nisbatan qo‘zg‘almas. Muhit ichida
obyekt (jism)
𝑣
tezlik bilan hara-katlanayotgan bo‘lsin. Generator, v chastotali ultratovush
tarqatayotgan bo'lsin. Harakatlanib borayotgan obyekt tomonidan kuzatuvchi qabul qilgan
chastota
𝜈
(7.54) formuladan topiladi
𝜈 =
𝑣 + 𝑣
𝜆
=
𝑣 + 𝑣
𝑣
𝜈
bu yerda
𝑣
-mexanik to‘lqinnig(ultratovushning)tarqalishtezligi. V] chastotali ultratovush
to'lqinini harakatlanib borayotgan obyekt texnik sistema tomon qaytaradi. Priyomnik qaytan
to‘lqinni endi boshqa chastotada qabul qiladi (Dopier effekti). Bu chastotani (7.56) formuladan
foydalanib, quyidagicha ifodalash mumkin.
𝜈
=
𝜈
yoki (7-59) ni hisobga olgan holda
𝜈
=
𝑣
𝑣 − 𝑣
∙
𝑣 + 𝑣
𝑣
𝜈 ; 𝜈 =
𝑣 + 𝑣
𝑣 − 𝑣
𝜈
Shunday qilib, chastotalar farqi quyudagiga teng
𝜈 = 𝜈
− 𝜈 =
𝑣 + 𝑣
𝑣 − 𝑣
𝜈 − 𝜈 =
𝑣 + 𝑣 − 𝑣 + 𝑣
𝑣 − 𝑣
𝜈 =
2𝑣
𝑣 − 𝑣
𝜈
va bu chastotalarning Dopler siljishi deyiladi.
Tibbiyot maqsadlari uchun foydalanishda ultratovush tezligi obyekt tezligidan
deyarli ko‘p marta katta (
𝑣 ≫ 𝑣
)
.
Bu hoi uchun (7.61) dan quyidagi formula kelib chiqadi
𝜈 =
2𝑣
𝑣
𝜈
Dopier effektidan qonning oqish tezligini (11.5- pararafga qarang), yurak devorlari va
klapanlarining (Dopier exokardiografiya usuli) va boshqa a’zolarning harakat tezligini
aniqlashda foydalaniladi.
Nazorat savollari:
1.
Qanday harakatga tebranma harakat deyiladi?
2.
Qanday harakatlarga garmonik harakatlar deyiladi?
3.
Tebranma harakatning asosiy harakteristikalari. Amplituda, davr, chastota, siklik
chastota.
4.
Garmonik harakatning differensial tenglamasi.
5.
Garmonik haraktda ko’chish, tezlik va tezlanish.
6.
So’nuvchi tebranishlarning differensial tenglamasi.
7.
So’nish koeffisiyenti va logorifmik dekremenant deb nimaga aytiladi?
8.
So’nuvchi tebranishlar amplitudasi vaqt bilan qanday bog’langan?
9.
Majburiy tebranishlarda rezonans.
Do'stlaringiz bilan baham: |