ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Автоколебания из "Механика Изд.3 " При определенных условиях мы наблюдаем постоянные периодические колебания в такой системе, которая не подвержена периодическому внешнему воздействию. Например, на струну дует ветер постоянной силы, который при неподвижной струне вызывает только посюяппое отклонение ее в сторону. Но под действием такого постоянного ветра мы часто наблюдаем стационарные периодические колебания струны, часюта которых почти равна ее собственной частоте. [c.454] По скрипичной струне ведут равномерно смычком, сила трепия смычка о струну должна бы оттянуть струну, однако всем известно, что при этом возникают периодические колебания струны. Если бы в отсутствие ветра и смычка мы отклонили струну от положения равновесия и отпустили, то возникли бы собственные колебания, которые через некоторое время прекратились бы. Но при наличии ветра или движении смычка силы, действующие на колеблющуюся струну, изменяются таким образом, что поддерживают колебания работа этих сил идет на компенсацию работы остальных сил трения, неизбежно возникающих при колебании струны. При колебаниях струны возникают такие условия, при которых появляется определенная периодическая сила, поддерживающая эти колебания в отсутствие колебаний внешнее воздействие со стороны смычка оставалось бы постоянным. [c.454] Системы, в которых возникают периодические колебания в отсутствие заданного периодического внешнего воздействия, называются автоколебательными, а сам процесс — автоколебаниями. [c.454] Если же сила трения вала о муфту маятника зависит от скорости скольжения, то картина изменится. Допустим, что сила трения растет со скоростью скольжения тогда момент сил трения в состоянии, показанном на рис. 373, б, будет больше, чем в состоянии, показанном на рис. 373, е следовательно, действие сил трения отнимает энергию у маятника за период и колебания маятника будут сильнее затухать. Энергия колебаний маятника расходуется в подвесе, и трение о вращающийся вал только увеличивает затухание колебаний. [c.455] Происходят ОКОЛО постоянной скорости вращения вала со график г показывает колебания момента сил трения вала о муфту М р, если сила трения падает с увеличением скорости скольжения, и график д — изменение момента сил трения о воздух М этот момент находится всегда в противофазе с колебаниями ф. Очевидно, что если амплитуда х больше амплитуды 2 то колебания нарастают. [c.457] С ростом амплитуды колебаний маятника амплитуда момента силы трения о вал возрастает медленнее амплитуды момента силы трения о воздух аа, и при некотором значении амплит ды колебаний маятника они сравняются тогда маятник будет совершать стационарные колебания — автоколебания. [c.457] Вращающийся вал мотора сообщает маятнику энергию, необходимую на покрьггие потерь энергии на тепло при стационарных автоколебаниях. Энергия передается от мотора к маятнику силой трения скольжения. Из всех рассуждений очев1щно, что частота автоколебаний определяется собственной частотой колебаний маятника. Опыт показывает, что частота автоколебаний и в других случаях близка к собственной частоте резонатора, который входит в состав колебательной системы. [c.457] Автоколебательные системы, совершающие почти гармонические колебания, всегда состоят из резонатора (маятника), совершающего колебания, и связанного с ним источника энергии (мотора) при колебаниях резонатора последний воздействует на источник энергии так, что сила, действующая на резонатор, становится периодической и поддерживает колебания в резонаторе. Всегда имеется обратная связь между источником энергии п резонатором, которая обеспечивает колебания силы, создаваемой источником энергии. В нашем примере колебания скорости скольжения обеспечили обратную связь, которая осуществляется через колебания сил трения о вал, поддерживающие колебания маятника. Для возникновения автоколебаний необходим некоторый (хотя и очень маленький) толчок, ибо весь описанный процесс начнется тогда, когда маятник отклонится от положения равновесия и начнет колебаться. [c.457] Колебания маятника на вращающемся валу представляют собой пример почти гармонических автоколебаний. Но автоколебания могут и не быть гармоническими например, скрип огворяе.мой двери появляется вследствие автоколебаний, связанных с силой сухого трения в петлях дверей, и т. п. Типичным примером негармонических автоколебаний такого вида являются автоколебания перемежающихся источников, известных еще в древности. [c.457] Укажем еще на несколько примеров автоколебаний, вызываемых струей воздуха или воды, так как такие явления встречаются доволььо часто в обыденной жизни. [c.459] возникающий в гармонии и в других язычковых музыкальных инструментах, является следствием автоколебаний язычка (ктапана) — очень тонкой пластинки, находящейся в вырывающейся из щели струе воздуха (рис. 378). [c.459] Колебания воздуха в органных трубах, в свистках и других аналогичных устройствах возникают вследствие автоколебаний, поддерживаемых непрерывной струей воздуха, разрезающейся острием (рис. 379). Резонатором здесь является воздух, находящийся в трубе. [c.459] Резкий звук колебаний водопроводной трубы, который можно услышать при определенной величине открытия крана плохо закрепленной трубы, также есть следствие автоколебаний, вызываемых струей воды, протекающей через щель крана. [c.459] Колебания маятника часов, стенных и карманных, — типичные примеры автоколебаний. [c.459] Вернуться к основной статье