Periodiniai procesai

1. Periodiniai procesai Darbą atliko: VšĮ Kauno “Vyturio” katalikiškos vidurinės mokyklos 8e klasės mokinės Gabija Lazovskytė ir EnrikaLazovskytė Darbo vadovė : Fizikos mokytoja metodininkė Zita Vobolienė Kaunas, 2012

2. Mechaniniai svyravimai Mechaniniais svyravimais vadiname laikui bėgant periodiškai pasikartojantį kūno judėjimą ta pačia trajektorija pusiausvyros padėties atžvilgiu. Svyravimų tipai: • Laisvieji svyravimai • Priverstiniai svyravimai

3. Mechaninius svyravimus apibūdinantys dydžiai (1) Mechaninius svyravimus apibūdina: • Svyravimo amplitudė – tai didžiausias atstumas, kurio svyruojantis kūnas nutolsta nuo pusiausvyros padėties. [A]=1m - svyravimo amplitudė.

4. Mechaninius svyravimusapibūdinantys dydžiai (2) • Savasis svyravimo dažnis - tai svyravimų skaičius per laiko vienetą. Dažnio matavimo vienetai pavadinti hercais, pagerbiant daug nusipelniusį elektrinių virpesių tyrėją, vokiečių fiziką Heinrichą Hercą. [v]= Hz - dažnis ir - svyravimo dažnio formulės

5. Mechaninius svyravimus apibūdinantys dydžiai (3) • Svyravimo periodas - tai laiko tarpas, per kurį kūnas susvyruoja vieną kartą. [T]= s -svyravimo periodas Periodą galima apskaičiuoti:

6. Grafinis svyravimų vaizdavimas Šis metodas taikomas daugelyje praktikinės veiklos sričių. Svyravimus vaizduoti grafiškai naudinga tada, kai reikia tirti greitai vykstančius procesus. Tai labai praverčia konstruojant įvairius įrengimus, stebint ir tiriant vykstančius procesus įvairiose pramonės ir mokslo srityse.

7. Vidinės ir išorinės jėgos Tarpusavy susiję kūnai sudaro sistemas. Jėgos veikiančios tik tarp sistemos kūnų, vadinamos vidinėmis jėgomis, o jėgos, kuriomis sistemos kūnus veikia kiti kūnai, nepriklausantys tai sistemai - išorinėmis jėgomis.

8. Laisvieji svyravimai (1) Laisvaisiais vadinami svyravimai, kuriuos sukelia sistemą veikiančios vidinės jėgos. Pavyzdys: prie siūlo prikabinto rutuliuko svyravimas.

9. Laisvieji svyravimai (2) Laisvuosius svyravimus įtakoja sistemos trinties jėgos. Kad sistema galėtų svyruoti, trinties jėgos turi būti mažos. Didelės trinties jėgos sustabdytų kūno svyravimą.

10. Laisvieji svyravimai (3) Matematine svyruokle vadinama sistema, sudaryta iš mažo kūno, pakabinto ant ilgo netįsaus siūlo, kurio masė labai maža, palyginti su kūno mase. Matematinės svyruoklės svyravimo priežastis yra jėgų atstojamoji, nukreipta į svyruoklės pusiausvyros padėtį.

11. Laisvieji svyravimai (4) Fizinė svyruoklė – absoliučiai kietas kūnas, kuris veikiamas savojo svorio, svyruoja aplink ašį, neeinančią per jo svorio centrą.

12. Laisvieji svyravimai (5) Spyruoklinesvyruokle – vadinamaskietas kūnas, pakabintas ant įtvirtintos spyruoklės.

13. Laisvieji svyravimai (6) Sukamoji svyruoklė - horizontalioje plokštumoje svyruojantis kūnas, pritvirtintas prie vertikalios spyruoklės ar strypo.

14. Laisvieji svyravimai (7) Fuko svyruoklė įrodo Žemės sukimąsi apie savo ašį. Ji pirmą kartą pademonstruota 1851 m. Paryžiuje. Jeigu be sunkio jėgos svyruoklės neveikia jokia kita jėga, tai jos svyravimo plokštuma erdvėje turi nesikeisti.

15. Laisvieji svyravimai (8) Pakabinę svyruoklę, pavyzdžiui Šiaurės ašigalyje, pastebėtume, jog per valandą jos svyravimo plokštuma pasisuka iš rytų į vakarus laikrodžių rodyklių kryptimi. Iš tikrųjų sukasi ne svyravimo plokštuma, o Žemė po svyruokle. Pietų ašigalyje regimoji svyravimo plokštuma suktųsi prieš laikrodžio rodyklių kryptį.

16. Slopinamieji svyravimai (1) Slopinamaisiais svyravimais vadinami svyravimai, kuriuos slopina pasipriešinimo jėgos. Svyravimų slopimo sparta priklauso nuo pasipriešinimo jėgų. Juo didesnis pasipriešinimo jėgos, tuo greičiau slopsta svyravimai.

17. Slopinamieji svyravimai (2) Slopinamieji svyravimai turi praktinę reikšmę, pvz. motocikluose ir automobiliuose įrengti amortizatoriai slopina kėbulo svyravimą.

18. Slopinamųjų svyravimų grafikas

19. Priverstiniai svyravimai (1) Priverstiniais svyravimais vadinami,kuriuos sukelia periodiškai kintanti išorinė jėga. Pavyzdžiui boksininko smūgiuojamos kriaušės svyravimai yra priverstiniai.

20. Priverstiniai svyravimai (2) Priverstiniai svyravimai labai paplitę technikoje. Jais pagrįstas daugelio mechanizmų veikimas.

21. Priverstiniai svyravimai (3) Atlikdama darbą, išorinė jėgapapildys sistemos energiją ir neleis trinties jėgoms nuslopinti svyravimų.Priverstinių svyravimų, kitaip negulaisvųjų,dažnis nepriklauso nuosistemossavybių. Jį lemia tik veikiančiosišorinės jėgos kitimo dažnis.

22. Priverstiniai svyravimai (4) Pavyzdžiui jei priespyruoklėspritvirtintą rutulį pradėsime periodiškai stumdyti aukštyn ir žemyn, rutulys svyruos nesustodamas. Šiuo atveju jos svyravimai bus priverstiniai.

23. Priverstiniųsvyravimų grafikas

24. Priverstinių svyravimųpavyzdys

25. Judėjimas apskritimu Judėjimas apskritimu, kaip ir mechaniniai svyravimai yra periodinis judesys. Kūnų judėjimą apskritimu ir svyravimus apibūdina tie patys fizikiniaidydžiai: amplitudė,periodas, dažnis. Dėl to šiuosjudesius galima nagrinėti taikantmechaniniamssvyravimams būdingus principus.

26. Mechaninis rezonansas (1) A(m) Mechaninis rezonansas – reiškinys, kurio metu išorinės jėgos kitimo dažnis sutampa su kūno savuoju svyravimo dažniu ir dėl to kūno priverstinio svyravimo amplitudė labai padidėja Vo V

27. Mechaninis rezonansas (2) Rezonanso reiškinį galima paaiškinti remiantis energijos tvermės dėsniu. Vykstant rezonansui, priverstinio svyravimo energija yra didžiausia, nes išorinė jėga geriausiai perduoda ją sistemai. Kai išorinę jėga veikia į taktą su laisvuoju svyravimu, per visą periodą jos kryptis sutampa su svyruojančio kūno greičio kryptimi, todėl ši jėga atlieka tik teigiamą darbą. Svyravimui nusistovėjus, teigiamas išorinės jėgos darbas susilygina su neigiamu trinties darbu.

28. Rezonansas technikoje (1) Kiekvienas tamprus kūnas, pavyzdžiui, pastatas, tiltas, laivo ar lėktuvo korpusas, mašinos velenas, yra sistema, turinti savąjį svyravimo dažnį. Dėl variklio dalių judėjimo atsiranda periodinės jėgos. Jeigu jų kitimo dažnis sutampa su sistemos laisvojo svyravimo dažniu, įvyksta rezonansas.

29. Rezonansas technikoje (2) Siekdami išvengti pavojingų rezonanso padarinių, konstruktoriai iš anksto apskaičiuoja savąjį mašinų bei įrenginių dažnį, kad eksploatuojant tuos įrenginius, rezonansas nepasireikštų.

30. Rezonansas naudingas Naudingas jis tada, kai reikia padidintisvyravimo amplitudę, pavyzdžiui,specialiais vibratoriais kalant polius,ardant kelio dangą.

31. Rezonanso pavyzdys (1.1) 1750 metais netoli Anžė miesto Prancūzijoje per 120 m ilgio tiltą, kabantį ant grandinių, rikiuotėje koja į koją ėjo 487 kareivių būrys. Jų žingsniųdažnis sutapo su tilto savojo svyravimo dažniu. Įvyko rezonansas, tiltą laikančios grandinės sutrūko ir kareiviai sukrito į upę, iš jų 226 žuvo. Po šio įvykio kareiviams rikiuotėje neleidžiama per tiltus žygiuoti koja į koją.

32. Rezonanso pavyzdys(1.2)

33. Svyravimaigamtoje Pasaulyje dažnai žmonės susiduria su gamtos reiškiniais: žemės drebėjimais, potvyniais ir atoslūgiais. Žemės drebėjimas – tai Žemės gelmėse vykstančių procesų sukeltas jos paviršiaus svyravimai. Potvyniais ir atoslūgiai yra jūrų bei vandenynų paviršiaus lygio periodinis kitimas, sukeliamas Mėnulio ir Saulės traukos.

34. Svyravimai Svyravimai vyksta žmogaus organizme: • ritmingai plaka širdis, • virpa balso stygos.

35. Mechaninis žmogaus kūno modelis Akies obuolys (20-90Hz) Galva (20-30Hz) Petis (4-5Hz) Krūtinės ląsta (50-100Hz) Ranka (5-10Hz) Alkūnė (16-30Hz) Plaštaka (30-50Hz) Pilvo masė (4-8Hz))) Stuburas (910-12Hz) Sėdmenys Kojos (2-20Hz) Žmogaus kūno mechaninis modelis parodo sav ųjų dažnių diapazoną įvairiuose kūno vietose. Stovintis žmogus

36. Išvada Mechaniniai procesai – tai gamtoje ir technikoje labiausiai paplitę reiškiniai.

37. Literatūra • Valentavičius V. Fizika. Vadovėlis VIII klasei, Kaunas šviesa. 2004. • Pečiuliauskienė P. Fizika. Vadovėlis XI klasei, Kaunas šviesa. 2004. • Stankus V. Svyravimai ir bangos. Prieiga per internetą: www.fizika.ktu.lt/Fizika/1.1.4%20Svyravimai.ppt

38. AČIŪ UŽ DĖMESĮ