O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM
VAZIRLIGI
BERDAQ NOMIDAGI QORAQALPOQ DAVLAT UNIVERSITETI
Fizika
fakulteti
Fizika
kafedrasi
Fizika
yo’nalishi
“2-
G
” kurs talabasi
Omarov Shaxzod
ning
“
”
fanidan
Mavzu:
Tebranishlar nazariyasi. Chiziqli bir o’lchamli tebranishlar.
Tebranish tenglamasi. Turg’un muvozanat holati. Molekulaning tebranishi
Bajardi: Omarov Sh
Qabul qildi: Srajatdinova F
NUKUS_2023
2
Mavzu:
Tebranishlar nazariyasi. Chiziqli bir o’lchamli tebranishlar.
Tebranish tenglamasi. Turg’un muvozanat holati. Molekulaning
tebranishi
Reja:
1.
Tor tebranish tenglamasi
2.
Chiziqli bir o’lchamli tebranishlar
3.
Mehanik muvozanat holat
4.
Turg’un muvozanat holat
5.
Molekulaning tebranma holati
3
Tor tebranish tenglamasi
Tor tebranish tenglamasi. Tor tebranish tenglamasi va issiqlik tarqalish
tenglamalari uchun Koshi masalasi matematik fizik tenglamalarini yechishni togʻri
usuli.
Tor tebranish tenglamasi va issiqlik tarqalish tenglamalari uchun Koshi
masalasi matematik fizik tenglamalarini yechishni togʻri usuli Mexanikaning (tor
sterjen, membrane, uch o‘lchovli hajmlarning tebranishlari), fizikaning
(elektrmagnit tebranishlar) ko‘p masalalari ko‘rinishidagi tebranish tenglamalariga
olib kelinadi tenglamaning keltirib chiqarilishini tor tebranishning misolida
ko‘rsatamiz. Tor deganda erkin egiladigan ingichka ip tushuniladi, boshqacha
aytganda, tor shunday qattiq jismki, uning uzunligi boshqa o‘lchovlardan ancha ortiq
bo‘ladi. Torga ta’sir qilib turgan taranglik kuchi yetarli katta deb faraz qilamiz. Shu
sababli torning egilganidagi qarshiligini tarangligiga nisbatan hisobga olmasak ham
bo‘ladi. Ikki nuqta orasida tarang qilib tortilgan torni tekshiramiz. Aniqlik uchun bu
Ox o‘qida joylashgan bo‘lsin. Biz torning tekis ko‘ndalang tebranishi tekshiramiz,
ya’ni bu shunday tebranishki, tor hamma vaqt bir tekislikda yotadi va torning har bir
nuqtasi Ox o‘qqa perpendikulyar bo‘yicha siljidi Bu nuqtaning ordinatasi u vaqt
o’tishi bilan o’zgaradi, ya’ni u torning muvozanat holatiga siljishidan iborat. Tor
tebranishning tenglamasini chiqarish uchun Dalamber prisipidan foydalanamiz.
Bunga asosan, torning ajratilgan qismiga ta’sir qiluvchi barcha kuchlarning
yig’indisi nolga teng bo’lishi kerak.
Chiziqli bir o’lchamli tebranishlar. Mehanik muvozanat holat
Tebranishlar — muayyan vaqt oraliklarida takrorlanib turadigan harakatlar.
Mas., soat mayatnigining tebranishi, cholgʻu asboblari torlarining yoki kamerton
oyoqchalarining tebranishi, radiopriyomnik konturidagi kondensator qoplamalari
orasidagi kuchlanishning tebranishi va boshqa shunday takrorlanuvchanlik
xossasiga egadir. Takrorlanayotgan jarayonning fizik tabiatiga qarab mexanik,
elektromagnit, elektromexanik va boshqa tebranishlarga ajraladi. Tebranishlar
tabiatda va texnikada keng tarqalgan. Koʻpchilik hollarda ular salbiy taʼsir qiladi.
Relslarning qoʻshilish joyidan utayotganda poyezdning gʻildiraklari beradigan
turtkilar koʻprikning tebranishiga, suzish vintining aylanishi kema tanasining
4
tebranishiga, samolyot qanotlarining tebranishi halokatga olib kelishi mumkin.
Bunday hollarda tebranishlarni xavfli chegaragacha kutarilishiga yoʻl qoʻymaslik
uchun tegishli choratadbir koʻriladi. Shunga qaramasdan tebranishlar texnikaning
turli sohalarida muhim ahamiyatga ega. Masalan, radiotexnika tebranma
jarayonlarga asoslangan. Tebranayotgan tizimga koʻrsatilayotgan taʼsir xarakteriga
koʻra, tebranishlar erkin tebranishlar, majburiy tebranishlar, avto tebranishlar va
parametrik tebranishlarga boʻlinadi. Muvozanat holatidan chiqarilgandan keyin
oʻzicha tebranadigan tizimda yuz beradigan tebranishlarga erkin tebranishlar; davriy
ravishda oʻzgaruvchi tashqi kuch taʼsiri ostida boʻladigan tebranishlarga majburiy
tebranishlar deb yuritiladi. Avtotebranishlar vaqtida majburiy tebranishlardagi kabi
tebranuvchi tizimga tashki kuchlar taʼsir qiladi, biroq bunday taʼsir koʻrsatilishi
zarur boʻlgan vaqt momentlarini tebranuvchi tizimning oʻzi belgilaydi, tashqi
taʼsirni tizimning oʻzi boshqaradi. Masalan, mayatnikli soatda mayatnik, koʻtarib
qoʻyilgan toshning yoki buralgan prujinaning energiyasi hisobiga turtki olib turadi,
bunda bu turtkilar mayatnik oʻrta holatdan oʻtayotgan momentlardagina beriladi.
Parametrik tebranishlar vaqtida tashqi taʼsir hisobiga tizimning biror parametri,
mas., tebranayotgan sharcha osilib turgan ipning uzunligi davriy ravishda oʻzgarib
turadi. Eng sodda tebranish garmonik tebranishlardir. Garmonik tebranishlarda
tebranuvchi kattalik vaqt boʻyicha sinus yoki kosinus qonuni boʻyicha oʻzgaradi. Bu
turdagi tebranish quyidagi sabablarga koʻra juda muhimdir: tabiatda va texnikada
uchraydigan tebranishlar oʻz xarakteri boʻyicha garmonik tebranishlarga juda yaqin;
boshqacha koʻrinishdagi davriy tebranishlarni ustmaust tushgan bir necha garmonik
tebranishlar sifatida tasavvur qilish mumkin. Tebranish jarayonlarining fizik
mohiyati turlicha boʻlishiga qarmay, ulardagi tebranishlarning oʻziga xos
xususiyatlari bir xil qonuniyatga boʻysunadi. Garmonik tebranishlarning oʻzaro
qoʻshilishidan turli tebranishlar, mas., bir xil chastota va turlicha fazalarga ega
bulgan oʻzaro perpendikulyar ikkita garmonik tebranishlar yigʻindisi fazalar
ayirmasiga qarab tebranuvchi nuqtaning trayektoriyasi toʻgʻri chiziq, aylana yoki
ellipedan iborat bulishi mumkin. Chastotalari turlicha va uzaro perpendikulyar
bulgan ikkita garmonik tebranishlar yigindisini ifodalovchi nuqta harakatining
5
trayektoriyalari gʻoyat murakkab chiziklardan iborat. Bu chiziklar Lissaju figuralari
deb yuritiladi. Garmonik tebranishlardan iborat turlicha murakkab tebranishlar
mexanika, elektrotexnika, radiotexnika, optika va boshqafan hamda texnika
sohalarida koʻp uchraydi.
Mexanik muvozanat holat deb, sistemaning shunday
holatiga aytiladiki, uni bu holatdan faqat kuch ta'sir etish natijasida chiqarish
mumkin. Bu holatda sistemaning barcha moddiy nuqtalari tinchlikda bo'ladi,
shunday ekan sistemaning kinetik energiyasi nolga teng. Agar kichik tashqi ta'sir
sistema holatini kichik o'zgarishini keltirib chiqarsa, sistemaning mexanik
muvozanat holati turg’un muvozanat holat deyiladi. Shu bilan birga sistemada uni
muvozanat holatiga qaytarishga intiluvchi kuchlar paydo bo'ladi. Agar sistema
nihoyatda kichik tashqi kuch ta'sirda mexanik muvozanat holatidan chiqib, unga
boshqa qaytib kelmasa, uning bu holatiga turg’un bo'lmagan holat deyiladi. Shu
bilan birga sistemani muvozanat holatdan yanada og’ishini keltirib chiqaruvchi kuch
hosil bo'ladi. Mexanik energiyaning saqlanishqonunigabinoan sistemaning turg’un
muvozant holatida uning potensial energiyasi minimumlarga, turg’un bo'lmagan
muvozanat holatida esa maksimumlarga ega bo'ladi.
Mexanik energiyaning saqlanish qonuniga binoan konservativ sistema
konfiguratsiyalarining mumkin bo'lgan qanday sohalari borligini oydinlashtirish
mumkin. Sistemaning kinetik energiyasi manfiy bo'lmagan kattalikdir (W
k
0).
Shuning uchun sistema mexanik energiyaning berilgan W qiymatida faqat W
0
W
sharti qanoatlantiruvchi holatda bo'lishi mumkin. 3-rasm moddiy nuqtaning 0X o’qi
bo'ylab bir o'lchovi harakat qiluvchi sodda holiga mos keladi. Nuqtaning potensial
energiyasi - faqat birgina x koordintaning funksiyasi, ya'ni W
n
=W
n
(x). Mexanik
energiyaning saqlanishqonunigabinoan sistemaning turg’un muvozant holatida
uning potensial energiyasi minimumlarga, turg’un bo'lmagan muvozanat holatida
esa maksimumlarga ega bo'ladi.
Bu bog’lanishning 3-rasmda ko'rsatilgan grafigi potensial egri chiziqi
deyiladi. 1-rasmda ko'rsatilgan moddiy nuqtamexanik energiyasining belgilangan
qiymatida u quyidagi uch sohadan birida qolib harakatlanishi mumkin: x 1
(I soha),
x
2
x
x
3
6
1-rasm.
(III-soha) va x
x4 (V-soha). Bu uch soha bir-biridan asb va cgd potensial to’siqlar
deb ataluvchi II va IV sohalar bilan ajratilgan bo'lib, moddiy nuqtaularning
chegarasida joylasha olmaydi. Potensial to’siq chegarasida (a, v, s, va d nuqtalarda)
moddiy nuqtao'zining harakat yo'nalishini qarama-qarshi tomonga o'zgartiradi, ya'ni
ko'pincha u potensial to’siqdan "qaytadi" deyiladi. I sohada nuqtato’siqning a
chegarasidan chop tomonga cheksiz uzoqlashadi, V sohada esa to’siqning d
chegarasidan o'ngga cheksiz uzoqlashadi. III sohada moddiy nuqta va c nuqtalar
orasida tebranadi - u efg potensial chuqurlikda joylashadi.
Real mexanik sistemalarda qarshilik va ishqalanish dissipativ kuchlari ta'sir etadi,
tashqi potensial kuchlar esa, umuman aytganda beqarordir. Shuning uchun real
mexanik sistemalar nokonservativdir va ularning mexanik energiyasi saqlanmaydi.
Lekin ko'p hollarda ularni taxminan konservativ hisoblash va ularga mexanik
energiyaning saqlanish qonunini qo'llash mumkin. Agar tekshirilayotgan jarayonda
quyidagi ikki shart bajarilsa, bunday taxminiy yondoshish mumkin.
a) sistemaga ta'sir etuvchi nopotensial kuchlarning ishi A
npk
sistemaning W mexanik
energiyasiga qaraganda kichik, ya'ni
1
W
A
нпк
;
b) sistemaga ta'sir etuvchi tashqi potensial kuchlarning beqarorligi tufayli sistema
W
n
potensial energiyasining o'zgarishi, uning W mexanik energiyasiga qaraganda
kichik, ya'ni
,
1
2
1
t
t
n
W
dt
t
W
7
bu yerda t
2
- t
1
- ko'rilayotgan jarayonning davomiyligi.
XIX asrning 40-yillarida Yu.Mayer, J.Jaul va G.Gelmgolslar birinchi marta
energiyaning o'zgarish va almashish jarayonlarining hammasi energiyaning
saqlanishva aylanish qonunideb ataluvchi qonunga bo'ysunishni ko'rsatib berdilar:
Sistemaning energiyasi bir ko'rinishdan boshqa ko'rinishga o'tishi va sistema
qismlari orasida qayta taqsimlanishi mumkin, ammo harqanday jarayonda
sistemaning to’liq energiyasining o'zgarishi doimo sistemaning bu jarayonda
tashqaridan olgan energiyaga teng. Tekshirilayotgan sistema bilan tashqi jismlar
(tashqi muhit) orasida energiya almashishning sifat jihatdan turlicha bo'lgan uchta
mumkin bo'lgan usuli mavjud ish bajarish, issiqlik almashish va modda almashish
yoki ko'pincha aytilganidek massa almashish yo'llari. Bu haqda biz energiyaning
saqlanishva aylanish qonunning ifodalanishda iborat bo'lgan termodinamikaning
birinchi qonunida to’liqroq gapiramiz. Shunga e'tibor berish kerakki, umumiy holda
sistemaning to’liq energiyasini turli energiya ko'rinishlari aniq qiymatlarini
yig’indisi sifatida faqat shartli ravishda qarash mumkin. Mana, masalan, muhitdagi
elektromagnit maydon energiyasini sistema ichki energiyasini bir qismi deb
hisoblash va mustaqil energiya turiga ajratish mumkin. Jism elastik deformatsiya
energiyasini sistema potensial energiyasining bir qismi deb hisoblash va uning ichki
energiyasining qismi deyish ham mumkin.
Do'stlaringiz bilan baham: |