Презентація "Резонанс: прояви та застосування"

Резонанс: прояви та застосування. Проект підготувала учениця 10-А класу Яковенко М. Керівник проекту Петрик Т. О.

Резонанс - явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань у випадку, коли частота зміни зовнішньої сили, яка діє на систему, збігається з частотою вільних коливань.

Явище резонансу було вперше описано Галілео Галілеєм у 1638 році:"можна привести в рух важкий нерухомий маятник, просто дмухаючи на нього, і повторюючи ці видихи з тією частотою, яка притаманна рухові самого маятника".

Система з одним ступенем вільності є найпростішою механічною системою, аналіз поведінки якої при вимушених коливаннях під дією періодичної зовнішньої сили дає можливість висвітлити багато особливостей явища резонансу. Резонанс в механічних коливальнних систем з одним ступенем вільності𝟂0 =

Будь-яке пружне тіло: міст, станина машини, її вал, корпус корабля чи крила літака є коливальною системою і характеризується власними частотами коливань. Станина машини

Робота багатьох машин, механізмів, верстатів, будинків та інших споруд супроводжується виникненням сил, які періодично змінюються і за напрямом, і за значенням.

Так, у поршневих машинах, до яких належать двигуни внутрішнього згоряння і парові машини, внаслідок зворотно-поступального руху деяких частин (наприклад, поршня), вихлопу газу чи пари виникають періодично збуджуючі сили. 

Ротори турбін, вали машин тощо практично неможливо центрувати абсолютно точно. Тому під час обертання ротора чи вала на нього діє не зрівноважена періодична сила, збуджуючи коливання.

Якщо частота змін напряму сили збігається з власною частотою вільних коливань машини, то амплітуда коливань машини може зрости настільки, що це призведе до її руйнування, хоча напруження в матеріалі і не перевищує межі міцності при статичних навантаженнях.

Річ у тім, що залізо, сталь та інші матеріали у випадку змінних навантажень швидше чи повільніше втрачають міцність, після чого раптово руйнуються.

Вимушені коливання може здійснювати не лише машина в цілому, а й, що небезпечніше, окремі її частини: диски й лопатки турбін, крила й оперення літаків, колінчасті вали двигунів, лопасті гвинтів пароплавів тощо. подібні коливання, якщо не вжити запобіжних заходів, внаслідок виникнення резонансу можуть стати причиною розладу роботи механізму, його руйнування, а іноді й небезпечних аварій.

Статистика свідчить, що близько 80 % руйнувань і аварій у машинобудуванні є наслідком неприпустимих резонансних коливань.

Тому інженери прагнуть так конструювати ту чи іншу установку, машину або споруду, щоб не виникало різких резонансних явищ ні в установці чи машині, ні в її окремих частинах.

Шкідливі прояви резонансу доводиться долати підчас обробки металів різанням. За певних режимів різання на металорізальних верстатах збуджуються коливання інструменту й оброблюваної деталі, що є шкідливим для верстатів, і для оброблюваних виробів. 

Якщо не усунути причину виникнення цих коливань, то погіршується якість обробки деталей, точність виготовлення виробів, швидше зношується верстат тощо.

У будівельній справі також багато уваги приділяють запобіганню виникнення резонансу. Будівлі, в яких встановлені швидкохідні машини, двигуни й верстати, фундаменти й перекриття їх, повинні бути споруджені так, щоб виключити можливість збудження коливань із частотою, яка дорівнює або близька до частоти коливань машини.

Надзвичайно важливим є запобігання виникнення резонансу під час конструювання й експлуатації всіх видів сучасного транспорту. 

Так, наприклад, власна частота коливань корпусу теплохода чи крил літака має суттєво відрізнятися від частоти коливань, які можуть бути збуджені обертанням колеса турбіни, гребного гвинта чи пропелера. 

Відомі випадки, коли доводилося перебудовувати гігантські океанські лайнери лише тому, що частота власних коливань корпусу корабля збігалася з частотою змін змушуючої сили, що виникала під час роботи двигунів.

Застосування Резонансу

Зрозуміло, що явище резонансу має і корисне застосування.

Явище резонансу використовують коли необхідно дістати в системі якомога більші коливання (у музичних інструментах, гучномовцях тощо). 

Людське вухо сприймає звуки внаслідок резонансу коливань у вушній раковині. 

Особливо широкого явище резонансу використовується в радіотехніці для підсилення коливань.

Резонанс дає можливість відокремити сигнали даної радіостанції від сигналів інших одночасно працюючих радіостанція. 

Використанні джерела:https://www.google.com.uahttps://www.br.com.ua/referats/Phisica/12451.htmhttps://uk.wikipedia.org/wiki/Резонансhttp://moyaosvita.com.ua/vidpovidi/dopovid-pro-rezonans-fizika/https://uk.wikipedia.org/wiki/ Галілео_Галілей. Фізика (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Лоєва В. М.) : підруч. для 10 кл. закл. загал. серед. освіти /[В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна]; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого.-Харків : Вид-во «Ранок», 2018. -272с. : іл.