Vabade ja sunnitud võnkumiste erinevus

Me puutume kokku eri tüüpi liikumistega, mida erinevad kehad oma igapäevases elus eksponeerivad. Füüsikas on tõlkija liikumine liikumistüüp, milles keha liigub aja suhtes ühest kohast teise. Võtke näiteks lend või liikuv rong või liikuv pall - need kõik on tõlkija liikumise näited. Siis on meil võnkeliikumine, milles keha kordab sama liigutust ikka ja jälle. Võnkuva liikumise näideteks on kell, häälestushark, kiige liikumine jne. Võnkumised ja lained on kootud hulgaliselt nähtusi, mida me iga päev kogeme.

Võnkumised ja vibratsioonid on vabad, kui pärast esialgset erutust süsteem võngub, mõjutades oma sisemisi jõude, kuid mitte väliseid jõude. Teisest küljest, kui väline jõud jätkab süsteemi võnkumist, on vibratsioon sunnitud. Välist jõudu nimetatakse siin liikumapanevaks jõuks. Nii tekitab keha väliseid jõude võnkumisel vabu vibratsioone, samal ajal kui vabalt võnkuvale süsteemile rakendatakse välist jõudu, mõjutades sellega selle võnkumist, hakkab see tekitama sunnitud vibratsioone (või võnkumisi). Vaatame mõningaid peamisi erinevusi vabade ja sunnitud võnkumiste vahel.

Mis on tasuta ostsillatsioonid?

Võtame näite häälestusharust. Häälestamishargi löömisel hakkab see mõneks ajaks kindlaksmääratud sagedusega vibreerima. See tähendab, et see on vabas võnkes, kuna see vibreerib oma loomuliku sagedusega ja häälestamishark toimib siin vaba ostsillaatorina. Niisiis, kui ostsillaator on seatud vibreerima loomulikus sageduses, ilma et sellele mõjuks väline jõud, siis kirjeldatakse seda kui vaba ostsillaatorit. Vibratsioon on vaba, kui pärast esialgset erutust võngub süsteem subjekti enda sisemiste jõudude abil, ilma et sellele oleks rakendatud väliseid jõude. Seejärel öeldakse, et subjekt on vabas võnkes. Välisjõu puudumise korral öeldakse, et vabal ostsillaatoril on konstantne amplituud ja periood. Ideaalis ei toimu vaba ostsillaatori summutamine, kui vaba võnke suhtes ei rakendata takistust.

Mis on sunnitud võnked?

Võtke näide kiigust. Ainult ühe korra vajutamisel toimib see vaba ostsillaatorina, mis võngub oma loomuliku sagedusega, ilma et see mõjutaks väliseid jõude. Kuid see lõpetab lõpuks kõikumise. Kuid kui lükkate kiiku iga kord, kui see hakkab aeglustuma või jõuab teatud punkti, toimib see sunniviisilise ostsillaatorina ja liigub edasi, kuna see on allutatud välisele jõule. Niisiis, subjekt jõuab välise jõu jõudmiseni ja võnkub konstantse amplituudiga ja jõu sagedusega. Selle võnkumisi nimetatakse siis sunnitud võnkumisteks. Tehnilises plaanis võib sunnitud võnkumisi määratleda kui võnkumisi, mille korral keha välise perioodilise jõu mõjul võngub sagedusel, mis pole tema loomulik sagedus.

Vabade ja sunnitud võnkumiste erinevus

Määratlus Free Vs. Sunnitud võnked

- Vabad võnkumised on võnkumised, mida subjekt viib läbi ilma, et neid mõjutaks väline jõud. Need tekivad süsteemi elastsete jõudude ja inertsuse tõttu. Välisjõu puudumise korral öeldakse, et vabal ostsillaatoril on konstantne amplituud ja periood. Vastupidi, sunnitud võnkumisi võib määratleda kui võnkumisi, mille korral keha välise perioodilise jõu mõjul võngub sagedusega, mis pole tema loomulik sagedus. Välist jõudu nimetatakse siin liikumapanevaks jõuks.

Näide tasuta vs sunnitud ostsillatsioonide kohta

- Võtame näiteks mänguväljaku kiige. Ainult ühe korra vajutamisel võngub see oma loomuliku sagedusega, ilma et see mõjutaks väliseid jõude, seega toimib see vaba ostsillaatorina. Kuid kui lükate kiiku iga kord, kui see hakkab aeglustuma või jõuab teatud punkti, siis see hoiab edasi, kuna see on nüüd allutatud välisele jõule, seega toimib see sundostsillaatorina. Muud vabade võnkumiste näited hõlmavad häälestamishargi, pendlit jne.

Vaba vs sunnitud võnkumised: võrdlusdiagramm

Kokkuvõte tasuta Vs. Sunnitud võnked

Lühidalt - vabad võnkumised on võnkumised, mille korral keha või süsteem võngub oma loomuliku sagedusega, ilma et sellele mõjuks väline jõud. Vastupidi, sunnitud võnkumised on võnkumised, mille korral keha välise perioodilise jõu mõjul võngub sagedusega, mis pole tema loomulik sagedus. Vabad võnkumised vähenevad järk-järgult tänu takistusjõududele, mida nimetatakse sumbuvateks jõududeks, samal ajal kui sunnitud võnkumised püsivad seni, kuni keha mõjub välisele jõule.