Еркін жіне еріксіз тербелістер. Резонанс бетінің бастапқы мәтінін қарау

==Еркін тербелістер==
Біз  [[қозғалыс]]ын қарастырып отырған денелер тобын [[механика]]да денелер жүйесі немесе жай ғана [[жүйе]] деп
атайды. Жүйеге енетін денелер арасындағы [[әрекет]] ететін күштерді ішкі [[күш]]тер, ал жүйеге енбейтін денелер тарапынан жүйе денелеріне әрекет ететін күштерді сыртқы күштер дейді.

Тербелістердің ең карапайым түрі — жүйе тепе-теңдік күйінен ауытқығаннан кейін ішкі күштердің әрекетінен [[пайда]] болатын тербелістер. Ондай [[тербеліс]]тер еркін тербелістерге жатады.

Еркін тербелістер деп дене тепе-теңдік күйінен шығарылғаннан соң сыртқы күштің әрекетінсіз болатын тербелістерді айтады. [[Серіппе]]ге
бекітілген [[жүк]]тің не [[жіп]]ке ілінген жүктің тербелістері еркін тербелістерге [[мысал]] бола алады. Алдыңғы [[тақырып]]та алынған тербеліс периодының [[формула]]лары осы еркін тербелістерге қатысты.

Еркін тербелістердің жиілігін жүйенің меншікті тербеліс жиілігі немесе меншікті [[жиілік]] деп те атайды. Тербелістің меншікті жиілігі тербелмелі жүйенің [[қасиет]]теріне, яғни серіппелі маятникте дененің [[масса]]сы мен серіппенің қатаңдығына, ал математикалық маятникте оның ұзындығына [[байланыс]]ты анықталады.

Сонымен, серіппелі және математикалық [[маятник]]тер еркін тербелістер жасайды. Мұндай тербелістер табиғатта кептеп кездеседі.

Маятниктердің тербелістерімен танысқаннан кейін, бізге енді дене қандай [[жағдай]]да еркін тербелістер жасайтынын ұғыну қиын емес. Біріншіден, тербелмелі жүйеде біріне-бірі "ұқсас" күштер әрекет етуі керек. Серіппелі маятникте бұл — серпімділік күші.

Оның [[координа]]талар осіне түсірілген проекциясы (Ғ<sub>х</sub> = -kx) серіппенің [[деформация]]сына, яғни дененің ығысуына пропорционал болады. Бұл [[күш]] тербелген дененің тепе-теңдік күйіне қарай
бағытталған. Жіпті маятникте бұл — ауырлық күші мен серпімділік күшіне теңәрекетті күш. Оның проекциясы (Ғ<sup>х</sup> = -mgx/l) да дененің ығысуына пропорционал және бұл күш те тепе-теңдік күйіне қарай бағытталған. Екіншіден, жүйедегі үйкеліс мейлінше аз болуы керек, олай болмаған [[жағдай]]да тербеліс тез өшіп қалады. Себебі
үйкеліс күші [[қозғалыс]]қа қарсы бағытталғандықтан, оның әрекетінен теріс жұмыс өндіріледі де, механикалық энергия азаяды. [[Энергия]]ның азаюымен [[амплитуда]] кемиді. Сөйтіп, тербеліс өшеді. Өшетін тербелістерді гармоникалық тербелістер деп есептеуге болмайды, өйткені гармоникалық тербелістерде амплитуда тұрақты.

==Еріксіз тербелістер==
Еркін тербелістер әйтеуір бір тоқтайды. Тербелісті өшпейтін ету үшін үйкелісті жеңуге кететін [[энергия]]ны толықтырып отыру қажет. Тербелмелі жүйенің энергиясын оған сыртқы [[период]]ты түрде өзгеріп отыратын күшпен [[әрекет]] ету арқылы толықтыруға болады. Жүйенің энергиясы осы сыртқы [[күш]] [[жұмыс]]ының есебінен толығады. Бұл  [[жағдай]]да тербелістер енді еркін емес, еріксіз болады; осы тербелістерді тудырушы периодты түрде өзгеріп отыратын күш мәжбүр етуші [[күш]] деп аталады. Сонымен еріксіз тербелістер дегеніміз — сыртқы периодты күштің [[әрекет]]інен болатын тербелістер.

[[Период]]ты түрде қайталанып отыратын күштер тіпті өздері тербелмелі жүйеге жатпайтын денелердің де периодты [[қозғалыс]]ын тудырады. Мысал үшін есіктің периодты түрде ашылып-жабылуын немесе тігін [[машина]]сы инесінің қозғалысын еске түсірейік. Бұл кезде периодты өзгеріп отыратын күш әрекетінен болатын қозғалыстың (тербелістің) периоды сол күштің периодына тең болатынын байқау қиын емес.

==Периодты күштің тербелмелі жүйеге әрекет етуі==
Ал енді периодты күштің тербелмелі жүйеге [[әрекет]] ететін [[жағдай]]ын  қарастырайық. Тербелмелі жүйенің езінің де меншікті тербеліс периоды болады емес пе, ал [[күш]] басқа бір периодпен өзгеруі мүмкін. [[Тәжірибе]]ге жүгінейік. Тербелмелі жүйе ретінде серіппеге бекітілген жүкті алып, осы серіппелі маятникті гармоникалық тербелістер алуға арналған [[механизм]]нің жібіне ілеміз. [[Тұтқа]]ны бірқалыпты айналдыра бастасақ, жүктің қозғалысы алғашқыда күрделі болады. Бірақ бірнеше айналымнан кейін біз жүктің қозғалысы [[дұрыс]] периодты тербелістерге айналғанын көреміз. Бұл кезде біз тұтқаны қандай [[жылдамдық]]пен айналдырсақ та, жүктің орныққан тербелісі тұтқаның айналу периодына тең периодпен жүзеге асады. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады.
# Периодты түрде өзгеретін [[күш]] әрекет ететін тербелмелі жүйеде периодты қозғалыс орнытады. Мұндай  [[қозғалыс]]ты еріксіз тербелістер деп атайды.
# Еріксіз [[тербеліс]]тердің периоды мәжбүр етуші күштің периодына тең.

Жоғарыда еркін тербелістер [[энергия]]ның шығын болуына байланысты біртіндеп өшетінін кердік. Ал еріксіз тербелістер болса, үйкелістің болғанына қарамастан, мәжбүр етуші күштің [[әрекет]]і бар болған кезде периодты болып табылады. Бұл еріксіз тербелістер кезінде үйкеліске шығын болған [[энергия]] жүйеге әрекет етуші периодты күш [[жұмыс]]ының есебінен үнемі толығып тыратындығымен түсіндіріледі. Ал еркін тербелістер кезінде жүйеге тек қозғалыстың алғашкы [[сәт]]інде ғана энергия  қоры беріледі де, қозғалыс осы энергия қоры түгел таусылғанша ғана жалғасады.

==Резонанс==
Орныққан еріксіз тербелістердің жиілігі қашанда сыртқы күштің жиілігіне тең. Енді осы еріксіз тербелістер [[амплитуда]]сының [[жиілік]]ке қалай тәуелді екенін айқындайық.

Керілген жіпке екі [[маятник]] ілеміз. Мұндағы А маятнигінің [[Ұзындық|ұзындығы]] езгермейді. Ал В маятнигінің ұзындығын жіптің бос ұшын әрлі-берлі қозғай отырып өзгертуге болады. Егер маятникті тербеліске келтірсек, онда ол керілген жіп арқылы A маятникке қайсыбір периодты күшпен [[әрекет]] етеді. Соның салдарынан енді А маятник те еріксіз тербеле бастайды.

В маятниктің ұзындығын азайта отырып, оның тербеліс [[Жиілік|жиілігін]] өзгертуге болады. Сөйтіп, А маятникке әрекет ететін мәжбүр етуші күштің жиілігін өзгертеміз. Сонда осы мәжбүр етуші күштің жиілігі А маятник тербелісінің меншікті жиілігіне жақындағанда
(маятниктердің ұзындықтары теңелгенде), А маятниктің тербеліс амплитудасы кенет артып кететінін байқауға болады. Міне, осы мәжбүр етуші күштің тербеліс жиілігі мен тербелмелі жүйенің [[меншік]]ті жиілігі дәл келген кездегі еріксіз тербелістер [[амплитуда]]сының кенет арту [[құбылыс]]ы [[резонанс]] деп аталады.

Резонанс құбылысымен қай-қайсымыз да жиі ұшырасамыз.

Бірақ көбінесе оған мән бермейміз. Мысалы, [[үй]]дің тұсынан [[трамвай]], [[трактор]], [[пойыз]], жүк машинасы, т.б. өте шыққан кезде, [[терезе]]нің әйнегі дірілдеп, шыныаяқтар сылдырлайды. Өйткені сыртқы тербелістер жиілігі үйдегі денелердің меншікті жиілігімен сәйкес келеді де, соның салдарынан резонанс құбылысы [[пайда]] болады.

Резонанс пайдалы да, [[зиян]]ды да болуы мүмкін. Пайдалы болған кезде оны арттыруға тырысады. Мысалы, жол құрылысында, үйдің іргетасын құйғанда,  [[құйматас]]ты (бетонды) немесе сусыма [[нәрсе]]лерді тығыздау үшін арнайы вибратор-тығыздағыштар пайдаланылады. Ал зиянды болғанда, резонансты болдырмау үшін әртүрлі шаралар  қолданылады. Мысалы, электрқозғалтқыштар, [[бу]] және [[газ]] турбиналарының табаны [[іргетас]]қа бекітілген болса, олардың тербелісі біртұтас еден арқылы [[машина]] орналасқан үйге беріледі. Соның салдарынан іргетастың еріксіз тербелістерінің амплитудасы үлкен мәнге жетіп, [[нәтиже]]сінде үйдің құлауы да мүмкін.

Мұндай [[жағдай]]ларда тербелістердің меншікті жиілігі сыртқы күштің жиілігімен дәл келмейтіндей ету керек.<ref>Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. Өңд., толықт. 2-бас. / Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Токбергенова, Н. Бекбасар. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 240 бет, суретті. ISBN 9965-36-700-0</ref>

==Дереккөздер==

<references/>

{{wikify}}

{{Суретсіз мақала}}


[[Санат:Физика]]
[[Санат:Астрономия]]


{{Phys-stub}}