Škoda in koristi resonance. Pojav resonance in njen nastanek
Uvod
Poglavje 1. Prisilne vibracije
1Značilnosti prisilnih nihanj in njihovi primeri 2 Resonančni pojav Poglavje 2. Uporaba vibracij v tehnologiji 1 Brezplačne vibracije 2 Uporaba vibracij pri litju 3 Uporaba vibracij za razvrščanje razsuti materiali Poglavje 3. Škodljivi učinki vibracij 1 Naklon in stabilizatorji ladje 2 Nihanje posadke 3 Antiresonančni Zaključek Seznam uporabljene literature Uvod
Zanimanje, ki se trenutno kaže za oscilacijske procese, je zelo široko in daleč presega preučevanje nihanja nihala, kot je bilo v začetku XVII stoletja, ko so se znanstveniki šele začeli zanimati za oscilacije. Ob seznanjanju z različnimi vejami znanja, opazovanju naravnih pojavov ni težko ugotoviti, da so tresljaji ena najpogostejših oblik mehanskega gibanja. Z nihajnimi gibi se srečamo v Vsakdanje življenje in tehnologija: nihalo stenske ure občasno niha okoli navpičnega položaja, temelj visokohitrostne turbine niha v skladu z vrtljaji glavne gredi, karoserija železniškega vagona niha na vzmeti, ko gre skozi tirne spoje itd. V vseh teh primerih se nihajoče telo periodično (ponavljajoče) premika med dvema skrajnima položajema, pri čemer prehaja skozi bolj ali manj enaka časovna obdobja isto točko, včasih v eno smer, včasih v nasprotno smer. Po sodobnih pogledih na znanost so zvok, toplota, svetloba, elektromagnetni pojavi, t.j. Najpomembnejši fizični procesi sveta okoli nas so različne vrste vibracij. Človeški govor, ki je močno sredstvo komunikacije med ljudmi, je povezan z tresljaji glasilk. Glasba, ki je sposobna reproducirati in vzbujati kompleksna čustva (izkušnje, občutke) pri ljudeh, je fizično določena na enak način kot drugi zvočni pojavi z nihanjem zraka, strun, plošč in drugih prožnih teles. Oscilacije igrajo izjemno vlogo v tako vodilnih vejah tehnologije, kot sta elektrika in radio. Proizvodnja, prenos in poraba električne energije, telefonija, telegrafija, radijsko oddajanje, televizija (prenos slike na daljavo), radar (metoda prepoznavanja predmetov, ki se nahajajo več sto kilometrov stran s pomočjo radijskih valov) - vse te pomembne in kompleksne veje tehnologija temelji na uporabi električnih in elektromagnetnih vibracij. Z tresljaji se srečujemo v živem organizmu. Utripanje srca, krčenje želodca in drugih organov je periodično. Gradbeniki in projektanti morajo računati z možnostjo tresljajev različnih konstrukcij in strojev. Ladjedelniki se ukvarjajo z nagibanjem in tresljaji (nihanji) ladje. Prometnike zanimajo tresljaji avtomobilov, lokomotiv, mostov, pilote pa tresljaji letal. Težko je poimenovati vejo tehnologije, kjer vibracije ne igrajo pomembne vloge. Raznolikost in bogastvo oblik nihajnih procesov je zelo veliko. V nekaterih primerih so mehanske vibracije, ki spremljajo delovanje strojev, škodljive in nevarne. V drugih primerih se lastnosti in značilnosti mehanskih vibracij uporabljajo v strojništvu in gradbeništvu z veliko koristjo za različne tehnične namene. Predmet proučevanja tega dela so prisilna nihanja. Namen tega tečajno delo: izvedeti čim več o pojavu resonance, posledicah, ki jih lahko povzroči resonanca, in kje se ta pojav uporablja. Cilj: globlje preučiti značilnosti prisilnih vibracij in kakšno vlogo imajo v tehnologiji. Poglavje 1. Prisilne vibracije
.1 Značilnosti prisilnih vibracij in njihovi primeri
Prisilna nihanja so tista, ki nastanejo v nihajnem sistemu pod vplivom zunanje periodično spreminjajoče se sile. Ta sila ima praviloma dvojno vlogo: prvič, zaziba sistem in mu zagotovi določeno zalogo energije; drugič, občasno dopolnjuje izgube energije (porabo energije), da premaga sile upora in trenja. Naj se gonilna sila skozi čas spreminja v skladu z zakonom: Sestavimo enačbo gibanja sistema, ki niha pod vplivom takšne sile. Predpostavimo, da na sistem deluje tudi kvazielastična sila in odpornost okolja (kar velja ob predpostavki majhnih nihanj). Potem bo enačba gibanja sistema videti takole: oz
Po opravljenih zamenjavah , , - lastna frekvenca nihanj sistema, dobimo neenakomerno linearno diferencialno enačbo 2 th naročilo: Iz teorije diferencialnih enačb je znano, da skupna odločitev ne homogena enačba je enaka vsoti splošne rešitve homogene enačbe in partikularne rešitve nehomogene enačbe. Splošna rešitev homogene enačbe je znana: ,
Kje ;0in a sta poljubni konst. Z vektorskim diagramom lahko preverite, ali je ta predpostavka resnična, in tudi določite vrednosti a in j .
Amplituda nihanj je določena z naslednjim izrazom: .
Pomen j , ki je velikost faznega zamika prisilnega nihanja od prisilne sile, ki ga je določala , je prav tako določen iz vektorskega diagrama in je: Končno bo določena rešitev nehomogene enačbe v obliki: (1)
Ta funkcija v seštevku daje splošno rešitev nehomogenega diferencialna enačba, ki opisuje obnašanje sistema pri prisilnih nihanjih. Izraz (2) igra pomembno vlogo pri začetni fazi procesa, s tako imenovano vzpostavitvijo oscilacij (slika 1). Sčasoma zaradi eksponentnega faktorja vloga drugega člena (2) se čedalje bolj zmanjšuje, po dovolj časa pa ga lahko zanemarimo in v rešitvi obdržimo samo člen (1). (2)
Slika 1. Faze procesa, ko se vzpostavijo nihanja Tako funkcija (1) opisuje stacionarna prisilna nihanja. Predstavljajo harmonična nihanja s frekvenco, ki je enaka frekvenci pogonske sile. Amplituda prisilnih nihanj je sorazmerna z amplitudo pogonske sile. Za dani nihajni sistem (definiran w 0in b) amplituda je odvisna od frekvence pogonske sile. Prisilna nihanja fazno zaostajajo od gonilne sile, velikost zamika pa je j odvisno tudi od frekvence pogonske sile. Odvisnost amplitude prisilnih nihanj od frekvence pogonske sile vodi do dejstva, da pri določeni frekvenci, določeni za dani sistem, amplituda nihanj doseže največjo vrednost. Izkaže se, da je oscilacijski sistem še posebej odziven na delovanje pogonske sile pri tej frekvenci. Ta pojav imenujemo resonanca, ustrezno frekvenco pa resonančna frekvenca. V številnih primerih nihajni sistem niha pod vplivom zunanje sile, katere delo občasno kompenzira izgubo energije zaradi trenja in drugega upora. Frekvenca takšnih nihanj ni odvisna od lastnosti nihajnega sistema samega, temveč od frekvence sprememb periodične sile, pod vplivom katere sistem niha. V tem primeru imamo opravka s prisilnimi nihanji, torej z nihanji, ki jih našemu sistemu vsiljuje delovanje zunanjih sil. Izvori motečih sil in s tem prisilnih nihanj so zelo raznoliki. Posvetimo se naravi motečih sil v naravi in tehnologiji. Kot že navedeno, električni avtomobili, parne ali plinske turbine, visokohitrostni vztrajniki itd. zaradi neuravnoteženosti vrtečih se mas povzročajo tresljaje rotorjev, tal temeljev stavb itd. Batni stroji, kamor sodijo motorji z notranjim izgorevanjem in parni stroji, so vir občasnih motečih sil zaradi povratnega gibanja nekaterih delov (na primer bata), izpušnih plinov ali pare. Običajno se moteče sile povečujejo z naraščajočo hitrostjo stroja, zato postane boj proti tresljajem pri visokohitrostnih strojih izjemno pomemben. Pogosto se izvaja z ustvarjanjem posebne elastične podlage ali namestitvijo elastičnega vzmetenja stroja. Če je stroj togo pritrjen na temelj, se moteče sile, ki delujejo na stroj, skoraj v celoti prenesejo na temelj in nato skozi tla na zgradbo, v kateri je stroj nameščen, ter na bližnje strukture. Da bi zmanjšali vpliv neuravnoteženih sil na podlago, mora biti lastna frekvenca tresljajev stroja na elastični podlagi (tesnilo) bistveno nižja od frekvence motečih sil, ki jo določa število vrtljajev stroja. stroj. Vzrok za prisilno nihanje ladje, kotaljenje ladje, so valovi, ki občasno udarjajo v plavajočo ladjo. Poleg zibanja ladje kot celote pod vplivom nemirne vode opazimo tudi prisilna nihanja (tresenje) posameznih delov ladijskega trupa. Vzrok za takšne vibracije je neuravnoteženost glavnega ladijskega motorja, ki vrti propeler, pa tudi pomožnih mehanizmov (črpalke, dinamo itd.). Med delovanjem ladijskih mehanizmov nastanejo vztrajnostne sile neuravnoteženih mas, katerih frekvenca ponavljanja je odvisna od števila vrtljajev stroja. Poleg tega lahko prisilne vibracije ladje povzročijo občasni udarci lopatic propelerja na ladijski trup. Prisiljene vibracije mostu lahko povzroči skupina ljudi, ki hodi po njem v koraku. Nihanje železniškega mostu se lahko pojavi pod delovanjem spojk, ki povezujejo pogonska kolesa mimo vozeče lokomotive. Vzroki, ki povzročajo prisilne vibracije tirnih vozil (električne lokomotive, parne lokomotive ali dizelske lokomotive in avtomobili), vključujejo občasno ponavljajoče se udarce koles na tirne spoje. Prisilne vibracije avtomobilov povzročajo ponavljajoči se udarci koles ob neravne cestne površine. Prisilne vibracije dvigal in dvižnih kletk rudnikov nastanejo zaradi neenakomernega delovanja dvižnega stroja, zaradi nepravilne oblike bobni, na katere se navijajo vrvi itd. Razlogi, ki povzročajo prisilne vibracije daljnovodov, visokih zgradb, drogov in dimniki Možni so sunki vetra. Posebej zanimivi so vsiljeni tresljaji letal, ki so lahko posledica različnih vzrokov. Pri tem je treba najprej upoštevati vibracije letala, ki jih povzroča delovanje propelerske skupine. Zaradi neuravnoteženosti ročičnega mehanizma, delujočih motorjev in vrtečih se propelerjev prihaja do periodičnih sunkov, ki podpirajo prisilne vibracije. Poleg oscilacij, ki jih povzroča zgoraj obravnavano delovanje zunanjih periodičnih sil, opazimo v letalih tudi zunanje vplive drugačne narave. Predvsem do tresljajev prihaja zaradi slabe racionalizacije prednjega dela letala. Slaba obtočnost nadgradnje na krilu ali negladka povezava med krilom in trupom (telo) letala vodi do vrtinčenja. Zračni vrtinci, ki se odcepijo, ustvarijo pulzirajoč tok, ki zadene rep in povzroči, da se trese. Takšno tresenje letala se pojavi v določenih pogojih letenja in se kaže v obliki sunkov, ki se ne pojavljajo povsem redno, vsake 0,5-1 sekunde. Tovrstno tresenje, povezano predvsem z tresljajem delov letala zaradi turbulenc v toku okoli krila in drugih sprednjih delov letala, se imenuje "buffing". Pojav buffinga, ki nastane zaradi motenj tokov s krila, je še posebej nevaren, ko je obdobje udarcev v rep letala blizu obdobju prostih nihajev repa ali trupa letala. V tem primeru se nihanja tipa udarca močno povečajo. Zelo zanimive primere odboja so opazili pri spuščanju enot s krila letala. Pojav ljudi na krilu je povzročil vrtinčne formacije, ki so povzročile tresljaje v letalu. Drug primer udarca perja na dvosedežnem letalu je povzročil dejstvo, da je potnik sedel v zadnji kabini in je njegova štrleča glava prispevala k nastanku vrtincev v zračnem toku. V odsotnosti potnika v zadnji kabini ni bilo opaziti tresljajev. Pomembna so tudi upogibna nihanja propelerja, ki jih povzročajo moteče sile aerodinamične narave. Te sile nastanejo zaradi dejstva, da propeler, ko se vrti, preide vodilni rob krila dvakrat za vsak obrat. Hitrosti zračnega toka v neposredni bližini krila in na določeni razdalji od njega so različne, zato se morajo aerodinamične sile, ki delujejo na propeler, periodično spremeniti dvakrat za vsak obrat propelerja. Ta okoliščina je razlog za vzbujanje prečnih vibracij lopatic propelerja. 1.1
Pojav resonance
Pojav, pri katerem opazimo močno povečanje amplitude prisilnih nihanj, imenujemo resonanca. Resonančna frekvenca je določena iz največjega pogoja za amplitudo prisilnih nihanj: Nato, če to vrednost nadomestimo v izraz za amplitudo, dobimo: (4)
V odsotnosti upora medija bi se amplituda nihanj pri resonanci spremenila v neskončnost; resonančna frekvenca pri enakih pogojih (b = 0) sovpada z lastno frekvenco nihanj. Odvisnost amplitude prisilnih nihanj od frekvence pogonske sile (ali, kar je enako, od frekvence nihanj) lahko predstavimo grafično (slika 2). Posamezne krivulje ustrezajo različne pomene b . Manj b , višje in desno leži maksimum te krivulje (glej izraz za w res. ). Z zelo visokim dušenjem resonanca ni opaziti - z naraščajočo frekvenco se amplituda prisilnih nihanj monotono zmanjšuje (spodnja krivulja na sliki 2). Slika 2. Odvisnost amplitude prisilnih nihanj od frekvence pogonske sile Niz predstavljenih grafov, ki ustrezajo različnim vrednostim b, se imenuje resonančne krivulje. Opombeglede resonančnih krivulj: ko se w®0 nagiba, vse krivulje pridejo do ene ničelne vrednosti, ki je enaka . Ta vrednost predstavlja premik iz ravnotežnega položaja, ki ga sistem prejme pod vplivom konstantne sile F 0. pri w®¥ vse krivulje asimptotično težijo k ničli, ker pri visokih frekvencah sila spremeni svojo smer tako hitro, da sistem nima časa, da bi se opazno premaknil iz ravnotežnega položaja. Manjši kot je b, bolj se amplituda blizu resonance spreminja s frekvenco, "ostrejši" je maksimum. Družino resonančnih krivulj z enim parametrom je mogoče sestaviti, še posebej enostavno, z uporabo računalnika. Rezultat te konstrukcije je prikazan na sl. 3. Prehod na "konvencionalne" merske enote je mogoče izvesti s preprosto spremembo lestvice koordinatnih osi. riž. 3. Funkcija, ki določa količino dušenja Frekvenca pogonske sile, pri kateri je amplituda prisilnih nihanj največja, je odvisna tudi od koeficienta dušenja, ki z naraščanjem le-tega rahlo pada. Na koncu poudarimo, da povečanje koeficienta dušenja vodi do znatnega povečanja širine resonančne krivulje. Nastali fazni zamik med nihanji konice in pogonsko silo je odvisen tudi od frekvence nihanja in njihovega koeficienta dušenja. Z vlogo tega faznega premika se bomo podrobneje seznanili pri pretvorbi energije v procesu prisilnih nihanj. Prisilne vibracije v nekaterih primerih predstavljajo nevarnost za normalno delovanje stroji in celovitost struktur. Tudi neznatna moteča sila, ki občasno deluje na konstrukcijo, se lahko pod določenimi pogoji izkaže za nevarnejšo od konstantne sile, ki je več desetkrat večja. Učinek vibracij se pogosto ne kaže v neposredni bližini mesta delovanja motečih sil, kot bi lahko pričakovali, ampak na mestih, ki so oddaljena od njega in celo v sistemu, ki ni neposredno povezan s strukturo, ki je izpostavljena vibracijam. Na primer. delovanje stroja povzroča tresljaje tako v stavbi, v kateri je stroj, kot v stavbi, ki se nahaja v bližini; delovanje motorja za črpanje vode lahko povzroči tresljaje bližnjega železniškega mostu itd. Razlog za te nenavadne pojave je sposobnost delovanja katere koli strukture elastične vibracije določeno frekvenco. Strukturo lahko primerjamo z glasbilom, ki lahko proizvaja zvoke določene višine in se odziva na te zvoke, če jih slišimo od zunaj. Ko je konstrukcija izpostavljena občasnim obremenitvam z določeno frekvenco, se bodo zlasti pomembne vibracije pojavile v tistem delu konstrukcije, ki ima lastno frekvenco blizu te frekvence ali njen večkratnik. Tako lahko v tem delu konstrukcije, tudi če je odmaknjen od mesta delovanja obremenitve, pride do pojava resonance. dušilec vibracijske resonančne tehnologije Do tega pojava pride, ko je frekvenca moteče sile enaka lastni frekvenci sistema. Pojav močnega povečanja amplitude prisilnih nihanj, ko frekvenca pogonske sile sovpada z lastno frekvenco sistema, ki lahko niha, se imenuje resonanca. Pojav resonance je pomemben, ker se pojavlja precej pogosto. Vsakdo, ki je na primer potiskal otroka na gugalnici, je naletel na resonanco. To je precej težko storiti, če zaprete oči in naključno potiskate gugalnico. Če pa najdeš pravi ritem, je gugalnica enostavno. Največji rezultat je torej mogoče doseči šele, ko čas med posameznimi sunki sovpada s periodo nihanja nihanja, tj. je pogoj resonance izpolnjen. Pojav resonance je treba upoštevati pri načrtovanju strojev in različnih vrst struktur. Naravna frekvenca tresljajev teh naprav v nobenem primeru ne sme biti blizu frekvence možnih zunanjih vplivov. Tako bi se morala na primer naravna frekvenca tresljajev ladijskega trupa ali kril letala zelo razlikovati od frekvence tresljajev, ki jih lahko vzbudi vrtenje ladijskega propelerja ali propelerja letala. V nasprotnem primeru pride do tresljajev velike amplitude, ki lahko vodijo do uničenja ohišja in katastrofe. Znani so primeri, ko so se mostovi porušili, ko so čeznje šle korakajoče kolone vojakov. To se je zgodilo, ker se je izkazalo, da je naravna frekvenca nihanja mostu blizu frekvence, s katero je steber hodil. Ob tem se pojav resonance pogosto izkaže za zelo uporabnega. Zahvaljujoč resonanci je na primer postalo mogoče uporabiti ultrazvočne vibracije, tj. visokofrekvenčne zvočne vibracije, v medicini: za uničenje kamnov, ki se včasih tvorijo v človeškem telesu, za diagnostiko različne bolezni. Iz istega razloga lahko ultrazvočne vibracije ubijejo nekatere mikroorganizme, vključno s patogeni. Pojav resonance v električna vezja ko njihove naravne frekvence sovpadajo s frekvencami elektromagnetnega nihanja radijskih valov, nam omogoča sprejem televizijskih in radijskih oddaj z njegovimi sprejemniki. To je skoraj edina metoda, ki omogoča ločitev signalov ene (želene) radijske postaje od signalov vseh ostalih (motečih) postaj. Resonanca, ko frekvenca elektromagnetnih nihanj sovpada z lastnimi frekvencami atomov, lahko razloži absorpcijo svetlobe s strani snovi. In ta absorpcija je podlaga za absorpcijo sončne toplote, osnovo našega vida in celo osnovo delovanja mikrovalovne pečice. Vendar pa se v besedi resonanca, iz latinske resono - odzivam, skriva ključ do ugotavljanja podobnosti med zelo različnimi procesi, ko se periodično zunanji vpliv nekaj, kar je sposobno nihanja, se odzove s povečanjem obsega lastnih nihanj. Z drugimi besedami, ko majhni razlogi lahko vodijo do velikih posledic. Ko ugotovite to lastnost, lahko enostavno nadaljujete seznam primerov in, kot se pogosto zgodi, boste odkrili tako koristne kot škodljive manifestacije resonance. Univerzalnost v opisu nihajnih procesov, vključno z resonanco, je znanstvenikom služila kot zvezda vodilo pri raziskovanju prej neraziskanih področij, na primer sveta mikrofenomenov. In to je vodilo do ustvarjanja tako močnih metod za preučevanje strukture snovi, kot sta elektronska paramagnetna resonanca in jedrska magnetna resonanca. Tudi v antičnem gledališču so za ojačanje igralčevega glasu uporabljali velike glinene ali bronaste posode (prototipe Helmholtzovih resonatorjev), ki so bile sferične ali stekleničaste votline z ozkim dolgim vratom. Že od antičnih časov so zvončarji nezavedno uporabljali pojav resonance in zanihali težki zvon z neznatnimi, a ritmičnimi udarci. In v kölnski katedrali je nekoč visel zvon, ki je z jezikom nihal v fazi, kar ni dovolilo, da bi iz njega izvabili zvoke. V zgodnjih tridesetih letih 20. stoletja so se srečali skoraj vsi letalci skrivnostni pojav, imenovano flutter, ko so letala v umirjenem horizontalnem letu nenadoma začela vibrirati s tako močjo, da so v zraku razpadla. Kot se je izkazalo, je plapolanje nastalo zaradi podobnih razlogov kot tisti, ki so povzročili spremembe, in povečanje frekvence, povezano s povečanjem hitrosti, vodi do povečanja tona. Izolacija kabla, preizkušena v laboratoriju s konstantno napetostjo, je včasih prebila pri delu z izmeničnim tokom. Izkazalo se je, da se to zgodi, ko obdobje trenutnih pulzacij sovpada z obdobjem lastnih električnih nihanj kabla, kar je privedlo do povečanja napetosti, ki je večkrat višja od prebojne napetosti. Celo velikanski sodobni ciklotroni - pospeševalniki nabitih delcev - uporabljajo preprost princip, ki zagotavlja resonanco med gibanjem delca po spiralni poti in izmeničnim električnim poljem, ki občasno "spodbuja" delec. Poglavje 2. Uporaba vibracij v tehnologiji
Nihanje je eden najpogostejših procesov v naravi in tehniki. Nihanja so lahko mehanska, elektromagnetna, kemična, termodinamična in različna druga. Kljub takšni raznolikosti imajo vsi veliko skupnega in jih zato opisujejo enake diferencialne enačbe. S proučevanjem zakonitosti teh pojavov se ukvarja posebna veja fizike – teorija nihanj. Poznati jih morajo gradbeniki ladij in letal, strokovnjaki za industrijo in promet ter ustvarjalci radijske in akustične opreme. Prva znanstvenika, ki sta preučevala nihanje, sta bila Galileo Galilei (1564...1642) in Christian Huygens (1629...1692). Galileo je ugotovil izokronizem (neodvisnost periode od amplitude) majhnih nihanj z opazovanjem nihanja lestenca v katedrali in merjenjem časa z utripi pulza na roki. Huygens je izumil prvo uro z nihalom (1657) in v drugi izdaji svoje monografije "Ure z nihalom" (1673) je raziskal številne probleme, povezane z gibanjem nihala, zlasti je našel središče nihanja fizičnega nihalo. Veliko znanstvenikov je veliko prispevalo k preučevanju nihanj: Angleži - W. Thomson (Lord Kelvin) in J. Rayleigh<#"justify">2.1 Proste vibracije
Med vsemi različnimi mehanskimi gibi, ki se dogajajo okoli nas, pogosto naletimo na ponavljajoča se gibanja. Vsako enakomerno vrtenje je ponavljajoče se gibanje: z vsakim obratom gre vsaka točka enakomerno vrtečega se telesa skozi iste položaje kot med prejšnjim vrtenjem, v enakem zaporedju in z enako hitrostjo. V resnici ponavljanje ni vedno in ne pod vsemi pogoji popolnoma enako. V nekaterih primerih vsak nov cikel zelo natančno ponovi prejšnjega, v drugih primerih je lahko opazna razlika med zaporednimi cikli. Odstopanja od absolutno natančne ponovitve so zelo pogosto tako majhna, da jih lahko zanemarimo in štejemo, da je gib povsem natančno ponovljen, tj. menijo, da je periodično. Periodično gibanje je ponavljajoče se gibanje, pri katerem vsak cikel natančno reproducira vsak drugi cikel. Trajanje enega cikla se imenuje obdobje. Očitno je obdobje enakomernega vrtenja enako trajanju enega obrata. V naravi, predvsem pa v tehniki, imajo izjemno pomembno vlogo oscilacijski sistemi, t.j. tista telesa in naprave, ki so sama sposobna izvajati periodične gibe. "Samostojno" - to pomeni, ne da bi bili v to prisiljeni zaradi delovanja občasnih zunanjih sil. Takšna nihanja se zato imenujejo prosta nihanja, v nasprotju s prisilnimi nihanji, ki nastanejo pod vplivom periodično spreminjajočih se zunanjih sil. Vsi oscilacijski sistemi imajo številne skupne lastnosti: Vsak oscilacijski sistem ima stanje stabilnega ravnovesja. Če nihajni sistem odstranimo iz stanja stabilnega ravnotežja, se pojavi sila, ki vrne sistem v stabilen položaj. Ko se nihajoče telo vrne v stabilno stanje, se ne more takoj ustaviti. Pred več kot 20 leti so se v proizvodnji začele uporabljati vibracije betonska mešanica. To je omogočilo olajšanje dela slojev, povečanje produktivnosti dela, zmanjšanje stroškov betona in izboljšanje njegove kakovosti. Beton je eden najpogostejših gradbeni materiali. On je umetni kamen, ki je izdelan iz mešanice lomljenca (drobnega kamna), peska, cementa in vode, pri čemer cement služi kot vezivo (lepilo). Beton se uporablja v skoraj vseh vrstah gradenj – industrijskih, civilnih, hidravličnih, cestnih, mostnih, specialnih. Številne konstrukcije so v celoti zgrajene iz betona ali armiranega betona, na primer jezovi, zapore, mostovi, ceste, pristajalne steze za letala, nasipi, dvigala, industrijske in civilne zgradbe itd. Za lažje polaganje mora biti betonska mešanica dovolj mobilna. Po drugi strani pa je za pridobitev najbolj gostega in trpežnega betona potrebna uporaba toge mešanice (z nizko vsebnostjo vode). Ta pomemben tehnični problem je rešen z uporabo vibratorjev. Vibrator je mehanizem, ki izvaja pogoste tresljaje, ki se prenašajo na delce betonske mešanice, ti pa pod njihovim vplivom vibrirajo tako, da se središče tresljaja nenehno premika v smeri večje zbitosti. Gibljiva betonska mešanica teče v vogale kalupa in ga dobro napolni. Vodilno vlogo pri uporabi vibriranja betonske mase v naši državi zavzema hidrotehnična gradnja. Na največjem hidrotehničnem gradbišču Volgostroy (1936-1940) je celotna količina betona (več kot 2 milijona) kubičnih metrov) položena z uporabo vibracij. Trenutno je polaganje betona z vibriranjem zelo razširjeno in zelo učinkovita sredstva izboljšanje kakovosti materiala. Glavna prednost vibriranega betona je zmožnost dobrega zbijanja betonske mešanice z manjšo vsebnostjo vode. Zaradi visoke gostote vibriranega betona je slednji bolj odporen na škodljive primesi v atmosferi in vodi kot ročno polagani beton. Vodovpojnost vibriranega betona je le 3 % v primerjavi s 7 % pri nabijanem betonu enake sestave. Vodoodpornost se bistveno poveča, kar je zelo pomembno pri izdelavi rezervoarjev, cevi ipd. Vibrirani beton je bolj odporen proti obrabi kot ročno vgrajen beton. To je razloženo z njegovo večjo gostoto. Oprijem na armaturo pri vibriranem betonu je 60-80% boljši kot pri ročnem polaganju. Tlačna trdnost pri enaki porabi cementa je višja za 100%. Udarna trdnost vibriranega betona je 1,5-1,9-krat večja od trdnosti nabijanega betona. Krčenje vibriranega betona je veliko manjše in lahko doseže 50 % krčenja ročno položenega betona. To zmanjša tveganje za nastanek razpok. Prihranek cementa pri prehodu na polaganje betonskih mešanic z vibratorji naj bi znašal od 10 do 25%, kar je velikega ekonomskega pomena. 2.2 Uporaba vibracij pri litju
Za pridobivanje litega železa Visoka kvaliteta Včasih je priporočljivo vibrirati staljeno lito železo, da odstranimo škodljive pline in žlindro. Lovec s staljenim litim železom je postavljen na posebno vibrirajočo ploščad, ki se s pomočjo vibratorjev spravlja v nihajno gibanje. Vibriranje lonca in s tem tekočega litega železa, ki ga vsebuje, spodbuja sproščanje plinov, ki so prisotni v litem železu, kot tudi plavanje lažjih snovi, ki so vključki žlindre, ki jih je mogoče nato odstraniti s površine zajemalka. Ulitki iz tako prečiščene litine so kakovostnejši, tako z vidika manjše oslabitve z mehurčki kot z vidika zmanjšanja žlindrnih vključkov, ki poslabšajo kvaliteto litine. .3 Uporaba vibracij za sortiranje razsutega materiala
V številnih vejah tehnologije se široko uporabljajo sortirni stroji in naprave, ki temeljijo na uporabi nihajnih gibanj. To so mlatilnice, sejalnice in drugi kmetijski stroji za sortiranje žita. Reta prevevalnikov in mlatilnic, na katera pade zrnje za sortiranje, izvajajo prisilno stransko oz. vzdolžne vibracije, ki zagotavlja izmenično gibanje zrn vzdolž delovne površine sita in posledično sortiranje zrn. Te vibracije so običajno posledica delovanja ročičnih mehanizmov. Podobna uporaba oscilacijskih procesov je pogosta v premogovništvu v predelovalnih obratih, kjer se uporabljajo posebni presejalni stroji, katerih glavni namen je odvodnjavanje črnega premoga, pripravljalno presejanje, t.j. pri ločevanju premoga na razrede pred oplemenitenjem, pri sortiranju za pridobitev komercialnih razredov itd. Podoben mehanizem lahko uporabimo celo v pravljicah, npr.: »Pepelka«, ko jo je mačeha prisilila sortirati grah in proso. Tu bi takšen mehanizem lahko pomagal Poglavje 3. Škodljivi učinki vibracij
.1 Nagib ladje in stabilizatorji
Zelo pogosto ladje ujame nevihta, zaradi česar se celotna ladja zaziba. To zibanje na valovih se pogosto sprevrže v katastrofalno uničenje celotne ladje, ki ga včasih spremljajo tudi žrtve. Za zmanjšanje bočnega gibanja plovila se uporabljajo posebni dušilci vibracij. Eden takih absorberjev so rezervoarji Fram, ki spominjajo na sporočene posode. Absorber Fram se nahaja v notranjosti ladje in je sestavljen iz dveh rezervoarjev, do polovice napolnjenih z vodo, ki sta med seboj povezana z cevovodom za vodo na dnu in cevovodom za zrak z ventilom na vrhu. Ko se ladja prevrne bočno, bo zanihala tudi masa vode v stabilizatorju. V tem nihajočem sistemu dobesedno ni »vzmeti«, ampak vlogo obnovitvene sile igra gravitacija, ki vedno stremi k vrnitvi gladine vode v ravnotežni položaj. .2 Nihanje posadke
Predpostavimo, da sprednja kolesa kočije (avtomobili, kočije itd.) na cesti naletijo na oviro v obliki izbokline; pride do stiskanja vzmeti, kar bo nato povzročilo nihanje vozička. Nadalje, ko zadnja kolesa dosežejo isto oviro, bo nihajoči voziček dodatno potisnjen, kar bo povzročilo nova nihanja. Slednji se bodo prekrivali s prvimi nihanji in posledično nihajno gibanje vozička bo odvisno od časovnega intervala med sunki oziroma hitrosti vozička in dolžine ovire na poti. Pri določeni hitrosti posadke se lahko ustvarijo neugodni pogoji, ki prispevajo k pojavu resonance. Toda za ublažitev se uporabljajo amortizerji. .3 Protiresonanca
Široko se uporablja tudi antiresonančna. Na primer v električna omrežja vgradijo tako imenovane razbremenilne kondenzatorje, ki odpravljajo jalove tokove. Nastanejo med spontano resonanco, ko energija magnetno polje začne nihati med elektrarno in porabnikom. Za odpravo teh tokov so kondenzatorji zaporedno povezani v tokokrogu - energija začne nihati med njimi in postajo, posledično se izgube moči večkrat zmanjšajo. Nekaj podobnega se izvaja v plavžih in drugih objektih, kjer lahko povzročijo reaktivni tokovi velike izgube. To počnejo iz čisto ekonomskih razlogov; v antiresonančni tehniki ni novih fizičnih učinkov. Zaključek
Nihanje je ponavljajoče se gibanje, pri katerem vsak cikel natančno reproducira vsak drugi cikel. Trajanje enega cikla se imenuje obdobje. Frekvenca je število ciklov, ki jih nihajoče telo opravi na časovno enoto. Vsak oscilacijski sistem ima stanje stabilnega ravnovesja. Če nihajni sistem odstranimo iz stanja stabilnega ravnotežja, se pojavi sila, ki vrne sistem v stabilen položaj. Ko se nihajoče telo vrne v stabilno stanje, se ne more takoj ustaviti. Prosta nihanja so tista nihanja telesa, na katera ne deluje periodično spreminjajoča se sila, in obratno, če na nihajoče telo deluje periodično spreminjajoča se sila, potem so to prisilna nihanja. Če frekvenca pogonske sile sovpada z lastno frekvenco nihajnega sistema, nastopi resonanca. Resonanca je pojav močnega povečanja amplitude prisilnih nihanj, ko sta frekvenci pogonske sile in lastni frekvenci nihajnega sistema enaki. Nihanje, ki ga povzroči projekcija te točke na katero koli premico, ko se točka enakomerno premika po krogu, se imenuje harmonično (ali preprosto) nihanje. Če govorimo o mehanskih tresljajih, tj. o nihajnih gibanjih katerega koli trdnega, tekočega ali plinastega medija, potem širjenje nihanj pomeni prenos nihanj z enega delca medija na drugega. Prenos vibracij je posledica dejstva, da so sosednja področja medija povezana med seboj. Neslišne mehanske vibracije s frekvencami pod zvočnim območjem imenujemo infrazvočne, s frekvencami nad zvočnim območjem pa ultrazvočne. Nihanja igrajo veliko vlogo v našem življenju. Kot je rekel ameriški fizik Richard Feynman: »V naravi zelo pogosto nekaj »vibrira« in prav tako pogosto pride do resonance.« Moj cilj je bil izvedeti čim več o pojavu resonance, do kakšnih posledic lahko privede resonanca in kje se ta nenavaden pojav uporablja. Naučil sem se, kaj je pojav resonance, kje se v življenju pojavlja, kdaj je lahko koristna in kdaj škodljiva, kako se lahko znebite škodljive manifestacije resonance – lahko ustvarite strukture, ki se ne sesedejo, ko se frekvenca gonilne sile zmanjša. sovpada z lastno frekvenco nihajnega sistema. Kako lahko zelo šibke vibracije ojačamo? Pojav resonance se pogosto uporablja v znanostih, kot so biologija, seizmologija, astronomija, fizika itd. Brez pojava resonance bi bilo nemogoče igrati klavir, violino, kitaro in druge instrumente, ki so vstopili v naša življenja. Pomembno je preučevanje vibracij, saj so del našega življenja in jih lahko srečamo na vsakem koraku. 1. Detlaf A.A., Yavorsky B.M. Tečaj fizike: vadnica za fakultete in univerze. - 4. izd., rev. - M.: Višje. šola, 2012. - 718 str. Sommerfeld A., Mehanika. ―Izhevsk: Raziskovalni center "Regularna in kaotična dinamika", 2001. ―368z. Kingsep A.S., Lokshin G.R., Olkhov O.A. Osnove fizike. Tečaj splošne fizike: Učbenik. V 2 zv. T. 1. Mehanika, elektrika in magnetizem, nihanja in valovi, valovna optika - M.: FIZIATLIT, 2001. ―560 str. Laboratorijska delavnica iz fizike. Del 2. Nihanja in valovi. Valovna optika. Molekularna fizika, fizika trdna, jedrska fizika. TUIT, 2003-str.126 Matveev A.N., Mehanika in teorija relativnosti: Učbenik. za študente / A.N. Matveev. -3. izd. - M .: LLC “Založba “ONICS 21. stoletje”: 000 “Založba “Mir in izobraževanje”, 2003. - 432 str. Saveljev, I.V. Tečaj fizike: v 3 zvezkih: T.2: Elektrika. Nihanja in valovi. Valovna optika / I.V. Saveljev.-4. izd. izbrisani - St. Petersburg; M. Krasnodar: Lan.-2008.- 480 str. Sivuhin D.V. Splošni tečaj fizika: učbenik za univerze. V 5 zvezkih II Termodinamika in Molekularna fizika. - 3. izd., izbrisano. - M. FIZMATLIT, 2010. - 576 str. Trofimova T.I. Tečaj fizike: učbenik. priročnik za univerze. - Ed. 9., popravljeno in dodatno - M .: Založniški center "Akademija", 2011. - 560 str.
Prisilne vibracije- vibracije, ki nastanejo pod vplivom zunanjih sil, ki se spreminjajo skozi čas.
Lastna nihanja se od prisilnih razlikujejo po tem, da so slednja posledica periodično zunanji vpliv in se pojavljajo s frekvenco tega vpliva, medtem ko je pojav samonihanja in njihova frekvenca določena z notranjimi lastnostmi samega samonihajnega sistema.
Drugi Newtonov zakon za tak oscilator bo zapisan v obliki: . Če vnesete zapis: 
in nadomestimo pospešek z drugim odvodom koordinate glede na čas, dobimo naslednjo diferencialno enačbo:
Rešitev te enačbe bo vsota splošne rešitve homogene enačbe in partikularne rešitve nehomogene enačbe. Splošno rešitev homogene enačbe smo že dobili tukaj in ima obliko:
Kje A,φ so poljubne konstante, ki so določene iz začetnih pogojev.
Poiščimo posebno rešitev. To naredimo tako, da v enačbo nadomestimo rešitev oblike: in dobimo vrednost za konstanto: 
Potem bo končna rešitev zapisana kot:
Razlogì ns(fr. resonanca, iz lat. resono- Odzovem se) je pojav močnega povečanja amplitude prisilnih nihanj, ki se pojavi, ko se frekvenca zunanjega vpliva približa določenim vrednostim (resonančnim frekvencam), ki jih določajo lastnosti sistema.
Povečanje amplitude je le posledica resonance, vzrok pa je sovpadanje zunanje (vzburljive) frekvence z notranjo (lastno) frekvenco nihajnega sistema. S pojavom resonance lahko izoliramo in/ali ojačamo celo zelo šibka periodična nihanja. Resonanca je pojav, da se pri določeni frekvenci pogonske sile nihajni sistem posebej odziva na delovanje te sile.
Mehanski resonančni sistem, ki ga večina ljudi najbolj pozna, je običajna gugalnica. Če potisnete gugalnico glede na njeno resonančno frekvenco, se bo obseg gibanja povečal, sicer bo gibanje zbledelo. Resonančno frekvenco takega nihala je mogoče z zadostno natančnostjo najti v območju majhnih premikov iz ravnotežnega stanja z uporabo formule:
Kje g je gravitacijski pospešek (9,8 m/s² za zemeljsko površino) in L- dolžina od točke obešanja nihala do njegovega središča mase
Resonančni pojavi lahko povzročijo nepopravljivo škodo v različnih mehanskih sistemih, kot so neustrezno oblikovani mostovi. Tako se je leta 1905 zrušil Egipčanski most v Sankt Peterburgu, ko se je po njem peljala konjska eskadrilja, leta 1940 pa se je zrušil most Tacoma v ZDA. Da bi preprečili takšno škodo, obstaja pravilo, ki prisili formacijo vojakov, da prekinejo korak, ko gredo mimo mostov.
R 
resonančna krivulja nihajnega kroga Resonančna krivulja nihajnega kroga: w0 - frekvenca lastnih nihanj; W je frekvenca prisilnih nihanj; DW je frekvenčni pas blizu w0, na mejah katerega je amplituda nihanja V = 0,7 Vmakc. Črtkana črta je resonančna krivulja dveh povezanih vezij.
26. Osnovni pojmi in izhodišča termodinamike. Reverzibilni in ireverzibilni procesi. Krožni procesi (cikli).
Termodinamika- veja fizike, ki preučuje razmerja in transformacije toplote in drugih oblik energije
Seznam principov termodinamike
Prvi zakon termodinamike je zakon o ohranitvi energije, ki se uporablja za termodinamične sisteme (količina toplote, ki jo prejme sistem, spremeni svojo notranjo energijo in opravi delo proti zunanjim silam).
Δ U = Q − A
Drugi zakon termodinamike omejuje smer termodinamičnih procesov in prepoveduje spontani prenos toplote z manj segretih teles na bolj segreta. Formulirano tudi kot zakon naraščajoče entropije. dS≥0 ( Clausiusova neenakost)
Tretji zakon termodinamike pove, kako se entropija obnaša blizu temperatur absolutne ničle. 
Reverzibilen proces(to je ravnotežje) je termodinamični proces, ki se lahko odvija v smeri naprej in nazaj, poteka skozi ista vmesna stanja, sistem pa se vrne v prvotno stanje brez porabe energije in v okolju ne ostane nobenih makroskopskih sprememb.
Reverzibilni proces lahko kadar koli povzročite, da teče v nasprotno smer, tako da spremenite katero koli neodvisno spremenljivko za neskončno majhno količino.
Reverzibilni procesi povzročijo največ dela. Na splošno je nemogoče pridobiti več dela iz sistema. To daje reverzibilnim procesom teoretični pomen. V praksi reverzibilnega procesa ni mogoče realizirati. Teče neskončno počasi in lahko se ji samo približaš.
Nepovratno je proces, ki ga ni mogoče izvesti v nasprotni smeri skozi vsa ista vmesna stanja. Vsi resnični procesi so nepovratni. Primeri ireverzibilnih procesov: difuzija, toplotna prevodnost itd.
Termodiniì logični čiì kly- krožni procesi v termodinamiki, to so procesi, pri katerih začetni in končni parametri, ki določajo stanje delovne tekočine (tlak, prostornina, temperatura, entropija), sovpadajo.
Termodinamični cikli so modeli procesov, ki potekajo v resničnih toplotnih strojih za pretvorbo toplote v mehansko delo. Edini reverzibilni cikel za stroj, v katerem se toplota prenaša le med delovno tekočino, grelnikom in hladilnikom, je Carnotov cikel. Obstajajo tudi drugi cikli (na primer Stirlingov in Ericssonov cikel), pri katerih reverzibilnost dosežemo z uvedbo dodatnega toplotnega rezervoarja - regeneratorja.
Resonanca je ena najbolj zanimivih fizikalni pojavi. In globlje ko postaja naše znanje o svetu okoli nas, bolj jasno je vidna vloga tega pojava v različna področja naših življenjih - v glasbi, medicini, radijski tehniki in celo na igrišču.
Kakšen je pomen tega koncepta, pogoji za njegov nastanek in manifestacijo?
Naravne in prisilne vibracije. Resonanca
Spomnimo se preproste in prijetne zabave – guganja na viseči gugalnici.
Z uporabo zelo majhne sile v pravem trenutku lahko otrok zaziba odraslega. Toda za to mora frekvenca vpliva zunanje sile sovpadati z naravno frekvenco nihanja. Samo v tem primeru se bo amplituda njihovih nihanj opazno povečala.
Resonanca je torej pojav močnega povečanja amplitude vibracij telesa, ko frekvenca lastnih vibracij sovpada s frekvenco delovanja zunanje sile.
Najprej razumejmo koncepte - naravne in prisilne vibracije. Pravilni - lastni vsem telesom - zvezdam, strunam, vzmeti, jedrom, plinom, tekočinam ... Običajno so odvisni od koeficienta elastičnosti, mase telesa in njegovih drugih parametrov. Takšna nihanja nastanejo pod vplivom primarnega potiska, ki ga izvaja zunanja sila. Torej, da bi vibrirali breme, obešeno na vzmet, je dovolj, da ga potegnete na določeno razdaljo. Nastala lastna nihanja bodo dušena, saj se energija nihanja porabi za premagovanje upora samega nihajnega sistema in okolja.
Prisilne vibracije nastanejo, ko je telo izpostavljeno zunanji (zunanji) sili z določeno frekvenco. To zunanjo silo imenujemo tudi prisilna sila. Zelo pomembno je, da ta zunanja sila deluje na telo v pravem trenutku in na pravem mestu. Ona je tista, ki dopolnjuje izgube energije in jih povečuje med lastnimi vibracijami telesa.
Mehanska resonanca
Zelo svetel primer manifestacije resonance so številni primeri zrušitev mostov, ko je četa vojakov v formaciji hodila po njih.
Izklesan korak vojaških škornjev je sovpadal z naravno frekvenco nihanja mostu. Začel je vibrirati s takšno amplitudo, za katero njegova moč ni bila predvidena in ... razpadel. Nato se je rodila nova vojaška ekipa "...izven koraka". Zazveni, ko četa vojakov peš ali na konjih prečka most.
Če potujete z vlakom, potem ste najbolj pozorni med vami opazili opazno nihanje avtomobilov, ko njegova kolesa zadenejo tirne spoje. Tako se avto odziva, torej resonira z tresljaji, ki nastanejo pri premagovanju teh vrzeli.
Ladijski instrumenti so opremljeni z masivnimi stojali ali obešenimi na mehke vzmeti, da se prepreči resonanca teh ladijskih delov z vibracijami ladijskega trupa. Ko se ladijski motorji zaženejo, lahko ladja z njihovim delovanjem tako odmeva, da to ogrozi njeno trdnost.
Navedeni primeri zadostujejo za prikaz potrebe po upoštevanju resonance. Toda včasih uporabimo mehansko resonanco, ne da bi to opazili. Pri izrivanju avtomobila, ki je obstal v cestnem blatu, ga voznik in njegovi prostovoljni pomočniki najprej zazibajo, nato pa soglasno potisnejo naprej v smeri vožnje.
Pri nihanju težkega zvona se tega pojava nezavedno poslužujejo tudi zvonarji.
Ti ritmično, v taktu z lastnimi vibracijami zvona, vlečejo vrvico, pritrjeno nanj, in povečujejo amplitudo vibracij.
Obstajajo instrumenti, ki merijo frekvenco električni tok. Njihovo delovanje temelji na uporabi resonance.
Akustična resonanca
Na straneh naše spletne strani smo... Nadaljujmo naš pogovor in ga dopolnimo s primeri manifestacije akustične ali zvočne resonance.
Zakaj glasbila, sploh kitara in violina imata tako lepo telo? Je res samo zato, da bi izgledali lepo? Izkazalo se je, da ne. Potreben je za pravilen zvok celotne zvočne palete, ki jo proizvaja instrument. Zvok kitarske strune je precej tih. Da bi jo okrepili, so vrvice nameščene na vrhu telesa, ki ima določeno obliko in velikost. Zvok, ki vstopa v kitaro, odmeva z razne dele nastanitev in se stopnjuje.
Moč in čistost zvoka je odvisna od kakovosti lesa in celo od laka, s katerim je instrument prevlečen.
Na voljo resonatorji v našem glasovnem aparatu. Njihovo vlogo igrajo različne zračne votline, ki obdajajo glasilke. Zvok ojačajo, oblikujejo njegov tember in okrepijo ravno tiste vibracije, katerih frekvenca je blizu njihovi. Sposobnost uporabe vaših resonatorjev glasovni aparat- to je ena od strani pevčevega talenta. F.I. ga je odlično obvladal. Šaljapin.
Pravijo, da ko je ta veliki umetnik pel na vso moč, so ugašale sveče, tresli so se lestenci in pokala brušena kozarca.
Tisti. Pojav zvočne resonance ima veliko vlogo v čudovitem svetu zvokov.
Električna resonanca
Temu pojavu niso ušla niti električna vezja. če frekvenca spremembe zunanje napetosti bo sovpadala s frekvenco lastnih nihanj vezja, potem lahko pride do električne resonance. Kot vedno se kaže v močnem povečanju toka in napetosti v vezju. To je preobremenjeno s kratkim stikom in odpovedjo naprav, vključenih v vezje.
Je pa resonanca tista, ki nam omogoča, da se uglasimo na frekvenco določene radijske postaje. Običajno antena sprejema veliko frekvenc različnih radijskih postaj. Z vrtenjem nastavitvenega gumba spreminjamo frekvenco sprejemnega kroga radijskega sprejemnika.
Ko ena od frekvenc, ki prihaja do antene, sovpada s to frekvenco, bomo slišali to radijsko postajo.
Schumannovi valovi
Med površjem Zemlje in njeno ionosfero je plast, v kateri se elektromagnetni valovi zelo dobro širijo. Ta nebesni koridor se imenuje valovod. Tu nastali valovi lahko večkrat obkrožijo Zemljo. Toda od kod prihajajo? Izkazalo se je, da nastanejo ob udaru strele.
Profesor Schumann s tehnične univerze v Münchnu je izračunal njihovo pogostost. Izkazalo se je, da je enako 10 Hz. Toda ravno v tem ritmu nihajo človeški možgani! to neverjetno dejstvo ni moglo biti samo naključje. Živimo v velikanskem valovodu, ki s svojim ritmom nadzoruje naše telo. Nadaljnje raziskave so to domnevo potrdile. Izkazalo se je, da popačenje Schumannovih valov, na primer med magnetnimi nevihtami, poslabša zdravje ljudi.
Tisti. Za normalno človekovo dobro počutje mora ritem najpomembnejših vibracij človeškega telesa resonirati s frekvenco Schumannovega valovanja.
Elektromagnetni smog zaradi delovanja gospodinjskih in industrijskih električnih naprav izkrivlja naravno valovanje Zemlje in uničuje naše subtilne odnose z našim planetom.
Vsi predmeti v vesolju so podvrženi zakonom resonance. Tudi medčloveški odnosi so podvrženi tem zakonom. Ko si torej izbiramo prijatelje, iščemo sebi podobne ljudi, ki nas zanimajo, s katerimi smo »na isti valovni dolžini«.
Če bi bilo to sporočilo koristno za vas, bi bil vesel vašega obiska
Ob hoji po deski, vrženi čez jarek, lahko stopimo v resonanco z lastno periodo sistema (deska z osebo na njej), deska pa začne močno nihati (upogibati se gor in dol). Enako se lahko zgodi z mostom, čez katerega pelje vojaška enota ali vlak (periodična sila nastane zaradi udarcev stopal ali koles na spojih tirnic). Tako je na primer leta 1906. V Sankt Peterburgu se je zrušil tako imenovani Egipčanski most čez reko Fontanko. To se je zgodilo med prečkanjem mostu konjeniški eskadron, in jasen korak konj, dobro izurjenih v ceremonialnem korakanju, je odmeval z obdobjem mostu. Da bi preprečili takšne primere, se vojaškim enotam pri prečkanju mostov običajno ukaže, da ne hodijo v koraku, ampak v prostem koraku. Vlaki večinoma prečkajo mostove z nizko hitrostjo, tako da je doba udarca koles ob tirne spoje bistveno daljša od dobe prostih nihajev mostu. Včasih se uporablja obratna metoda obdobja "detuning": vlaki drvijo čez mostove pri največja hitrost. Zgodi se, da obdobje udarcev koles na spojih tirnic sovpada z obdobjem nihanja avtomobila na vzmeti in avto se takrat zelo močno zaziba. Ladja ima tudi svoje obdobje zibanja na vodi. če morski valovi pade v resonanco z obdobjem ladje, postane gibanje še posebej močno. Kapitan nato spremeni hitrost ladje ali njeno smer. Posledično se obdobje valov, ki udarijo v ladjo, spremeni (zaradi sprememb relativne hitrosti ladje in volje) in se odmakne od resonance. Neuravnoteženost strojev in motorjev (nezadostna poravnava, upogibanje gredi) je razlog, da med delovanjem teh strojev nastane periodična sila, ki deluje na nosilec stroja - temelj, trup ladje itd. sila lahko sovpada s periodo prostih nihanj nosilca ali na primer s periodo nihanja upogiba same vrtljive gredi ali s periodo torzijskega nihanja te gredi. Posledica je resonanca, vsiljeni tresljaji pa so lahko tako močni, da uničijo temelj, zlomijo jaške itd. V vseh takšnih primerih se izvajajo posebni ukrepi, da se resonanci izognemo ali oslabimo njen učinek (razglasitvene dobe, naraščajoče dušenje – dušenje itd.). Očitno je, da je treba doseči določen obseg prisilnih nihanj z uporabo najmanjše periodične sile, delovati v resonanci. Tudi otrok lahko zamahne s težkim jezikom velikega zvona, če vleče vrv s periodo prostega nihanja jezika. Ampak najbolj močan človek ne bo zamahnil z jezikom in potegnil vrvi iz resonance.
Pri gradnji mostov so inženirji upoštevali le pritisk teže ljudi, ki so jih prečkali, in blaga, ki se prevaža. Toda nepričakovane nesreče so dokazale, da je treba pri gradnji mostov upoštevati še nekatere druge vplive na njihove nosilce.
Nekoč je po visečem mostu blizu Angersa (Francija) šel oddelek vojakov, ki so jasno premagali korak, hkrati pa z desno in levo nogo udarjali po tleh. Pod udarci nog se je most rahlo zanihal, nenadoma pa so se nosilne verige zlomile in most se je skupaj z ljudmi zrušil v reko. Umrlo je več kot dvesto ljudi.
Javno mnenje je bilo ogorčeno. Graditelji mostov so bili obtoženi neprevidnih izračunov in nesprejemljivih prihrankov v kovini ... Inženirji so bili zmedeni: kaj je povzročilo zlom verig mostu, ki je služil več desetletij?
Kot vedno se je začela polemika. Stari praktiki so brez dolgotrajnega obotavljanja trdili, da so verige zarjavele in da ne morejo vzdržati teže vojakov.
Vendar pregled pokvarjenih tokokrogov te razlage ni potrdil. Kovina ni bila globoko poškodovana zaradi rje. Prečni prerez povezave zagotavljajo potrebno mejo varnosti.
Vzroka za zrušitev mostu ni bilo nikoli mogoče najti.
Minilo je nekaj desetletij in podobna katastrofa se je ponovila v Sankt Peterburgu.
Konjenica je prečkala Egipčanski most čez Fontanko. Konji, naučeni za ritmično hojo, so istočasno udarjali s kopiti. Most se je ob udarcih rahlo zanihal. Nenadoma so se verige, ki so nosile most, zlomile in most je skupaj z jezdeci padel v reko.
Pozabljeni spori so se znova razplamteli. Treba je bilo razrešiti skrivnostni vzrok takih katastrof, da se ne bi ponovile. Navsezadnje so bili mostovi pravilno zasnovani. Verige so morale večkrat zdržati večja obremenitev kot teža ljudi in konj, ki prečkajo mostove.
Katere sile so zlomile člene verig?
Nekateri inženirji so ugibali, da je bil propad mostov povezan z ritmom udarcev na krov.
Toda zakaj so se visečim mostom zgodile katastrofe? Zakaj enote vojaške pehote in konjenice varno prečkajo navadne mostove?
Odgovor na ta vprašanja bi lahko dali le s preučevanjem delovanja udarcev za različne izvedbe mostov.
Nosilec visečega mostu lahko primerjamo z desko, ki je na koncih nameščena na nosilce. Ko deček poskoči na njej, se deska upogne gor in dol. Če vstopite v ritem teh vibracij, bo njen zamah postajal vedno večji, dokler se deska končno ne zlomi.
Nosilci visečega mostu lahko tudi vibrirajo, vendar je to na oko manj opazno. Most pri Angersu je nihal s periodo približno 1,5 sekunde. Ko so vojaki hodili po njem, se je ritem njihovih korakov pomotoma ujemal z lastnimi vibracijami njegovih žarkov. Neopazen obseg je postajal vedno večji. Končno verige niso zdržale in so se zlomile.
Sovpadanje obdobja nihanja telesa z intervalom med sunki, ki jih vzbujajo, se imenuje resonanca.
Zelo zanimiva izkušnja, ki ponazarja pojav resonance, je v svojem času izdelal Galileo. Obesil je težko nihalo in začel dihati nanj ter poskušal zagotoviti, da so intervali med izdihi zraka usklajeni z lastnimi nihanji nihala. Vsak izdih je povzročil popolnoma neopazen šok. Vendar pa je učinek teh sunkov postopoma kopičil in zanihal težko nihalo.
Pojav resonance se v tehniki pogosto srečuje. Na primer, lahko se zgodi, ko vlak prečka most. Ko kolesa lokomotive ali vagonov naletijo na tirne spoje, povzročijo pritisk, ki se prenese na nosilce. Vibracije določene frekvence se začnejo v žarkih. Če bi udarci padali sočasno z tresljaji žarkov, bi nastala nevarna resonanca.
Da bi se izognili temu pojavu, inženirji oblikujejo mostove tako, da je njihova naravna vibracijska doba zelo kratka. Ali je v tem primeru čas, v katerem kolo teče od enega do drugega sklepa, večji od obdobja nihanja žarkov in resonance? ne more biti.
Zaradi resonance lahko močno natovorjena ladja zaniha tudi med šibkimi valovi.
Ravnotežje ladje je odvisno od relativne lege težišča in tako imenovanega središča tlaka. Voda z vseh strani pritiska na del telesa, ki je vanjo potopljen. Vse tlačne sile lahko nadomestimo z eno rezultanto. Nanese se na težišče izpodrinjene vode in je usmerjen naravnost navzgor. Točka njegove uporabe je središče pritiska. Običajno leži nad težiščem.
Dokler je trup ladje raven, sta si gravitacija in tlak neposredno nasprotna in se izničita. Če pa se ladja iz nekega razloga nagne, se bo središče pritiska premaknilo na stran. Zdaj nanj delujeta dve sili - gravitacija in pritisk. Poskušajo poravnati položaj ladje. Posledično se bo ladja zravnala in po inerciji zanihala v drugo smer.
Tako bo začel nihati kot nihalo. To so lastne vibracije ladje, ki nastanejo pod vplivom valov na ladji. Če ti udarci padajo sočasno z zibanjem ladje, se bo nihanje ladje povečalo. Zibanje ladje lahko postane nevarno in celo povzroči njeno smrt.
Takšna katastrofa se je zgodila angleški bojni ladji Captain, ki je bila splovljena leta 1870.
Ta ladja je bila oblečena v debel jeklen oklep. V nizkih, težkih stolpih bojne ladje so bile nameščene trdnjavske puške. Posadko je sestavljalo 550 mornarjev in častnikov. Predpostavljalo se je, da bo Captain ena najmočnejših bojnih ladij angleške flote.
Debel jeklen oklep, ki je prekrival površino trupa, težke kupole in močni artilerijski deli so preveč povečali težišče. V prvi nevihti se je bojna ladja močno nagnila, obležala na boku, se s kobilico prevrnila navzgor in potonila na dno. Le nekaj članov njegove ekipe je uspelo pobegniti.
