Ero vapaan ja pakotetun värähtelyn välillä

Olemme törmänneet erityyppisiin liikkeisiin, joita eri elimet esittävät päivittäisessä elämässämme. Fysiikassa kääntäjän liike on liiketyyppi, jossa vartalo liikkuu paikasta toiseen ajan suhteen. Ota esimerkiksi lento, liikkuva juna tai liikkuva pallo - nämä ovat kaikki esimerkkejä kääntäjän liikkeestä. Sitten meillä on värähtelevä liike, jossa vartalo toistaa saman liikkeen uudestaan ​​ja uudestaan. Esimerkkejä värähtelevistä liikkeistä ovat kello, virityshaarukka, heilahteen liikkeet jne. Värähtelyt ja aallot kudotaan joukkoon ilmiöitä, joita koemme joka päivä.

Värähtelyt tai värähtelyt ovat vapaita, jos järjestelmä heilahtaa alkuperäisen virityksen jälkeen omille sisäisille voimilleen, mutta ei ulkoisille voimille. Toisaalta, jos ulkoinen voima jatkaa järjestelmän värähtelyn ylläpitämistä, värähtelyjen sanotaan pakotettavan. Tätä ulkoista voimaa kutsutaan käyttövoimana. Joten keho suorittaa vapaita värähtelyjä, kun se värähtelee ilman ulkoisen voiman vaikutusta, kun taas kun vapaasti värähtelevään järjestelmään kohdistuu ulkoinen voima vaikuttaen siten värähtelyyn, se alkaa tuottaa pakotettuja värähtelyjä (tai värähtelyjä). Katsotaanpa joitain keskeisiä eroja vapaan ja pakotetun värähtelyn välillä.

Mikä on ilmaisia ​​värähtelyjä?

Otetaan esimerkki virityshaarukasta. Kun osit virityshaarukkaan, se alkaa värähtää jonkin aikaa asetetulla taajuudella. Tämä tarkoittaa, että se on vapaassa värähtelyssä, koska se värähtelee luonnollisella taajuudellaan ja virityshaarukka toimii tässä vapaana oskillaattorina. Joten jos oskillaattori on asetettu värähtelemään luonnollisella taajuudellaan ilman, että siihen vaikuttaa ulkoinen voima, sitä kuvataan vapaana oskillaattorina. Tärinä on vapaa, jos ensimmäisen virityksen jälkeen järjestelmä värähtelee kohdetta omilla sisäisillä voimillaan ilman, että siihen kohdistetaan ulkoisia voimia. Kohteen sanotaan sitten olevan vapaassa värähtelyssä. Ilman ulkoista voimaa vapaalla oskillaattorilla sanotaan olevan vakio amplitudi ja jakso. Ihannetapauksessa vapaa oskillaattori ei läpäise vaimennusta, ellei vapaalle värähtelylle kohdisteta vastusta.

Mikä on pakotettu värähtely?

Ota esimerkki keinu. Kun painat keinua vain kerran, se toimii vapaana oskillaattorina, joka värähtelee omalla luonnollisella taajuudellaan ilman minkään ulkoisen voiman häiriöitä. Mutta se lopulta lopettaa heilumisen. Mutta jos painat keinua joka kerta, kun se alkaa hidastua tai saavuttaa tietyn pisteen, se toimii pakotettuna oskillaattorina ja jatkaa heilahtelua, koska se altistuu ulkoiselle voimalle. Joten, kohde tuottaa ulkoiselle voimalle ja värähtelee vakiona amplitudilla ja voiman taajuudella. Sen värähtelyjä kutsutaan sitten pakkotärähtelyiksi. Teknisesti termeillä pakotetut värähtelyt voidaan määritellä värähtelyinä, joissa kehon värähtelee muulla taajuudella kuin sen luonnollinen taajuus ulkoisen jaksollisen voiman vaikutuksesta.

Ero vapaan ja pakotetun värähtelyn välillä

Määritelmä Free Vs. Pakotetut värähtelyt

- Vapaat värähtelyt ovat värähtelyjä, jotka kohde suorittaa ilman, että ulkoinen voima vaikuttaa niihin. Ne esiintyvät järjestelmän joustavien voimien ja inertian takia. Ilman ulkoista voimaa vapaalla oskillaattorilla sanotaan olevan vakio amplitudi ja jakso. Päinvastoin, pakotetut värähtelyt voidaan määritellä värähtelyinä, joissa kehon värähtelee muulla taajuudella kuin sen luonnollinen taajuus ulkoisen jaksollisen voiman vaikutuksesta. Tätä ulkoista voimaa kutsutaan käyttövoimana.

Esimerkki ilmaisista vs. pakkosärähtelyistä

- Otetaan esimerkki leikkikentän keinusta. Kun painat keinua vain kerran, se värähtelee omalla luonnollisella taajuudellaan ilman minkään ulkoisen voiman häiriöitä, joten se toimii vapaana oskillaattorina. Mutta jos painat keinua joka kerta, kun se alkaa hidastua tai saavuttaa tietyn pisteen, se jatkaa heilahtelua, koska siihen kohdistuu nyt ulkoinen voima, joten se toimii pakotetun oskillaattorina. Muita esimerkkejä ilmaisista värähtelyistä ovat virityshaarukka, heiluri jne.

Vapaa vs. pakotetut värähtelyt: vertailukaavio

Yhteenveto ilmaisista Vs. Pakotetut värähtelyt

Lyhyesti sanottuna, vapaat värähtelyt ovat värähtelyjä, joissa runko tai järjestelmä värähtelee omalla luonnollisella taajuudellaan ilman, että ulkoinen voima vaikuttaa niihin. Päinvastoin, pakotetut värähtelyt ovat värähtelyjä, joissa kehon värähtelee jollakin muulla taajuudella kuin sen luonnollinen taajuus ulkoisen jaksollisen voiman vaikutuksesta. Vapaat värähtelyt vähenevät vähitellen vaimennusvoimiksi kutsuttujen vastusvoimien takia, kun taas pakotetut värähtelyt jatkuvat niin kauan kuin vartalo toimii ulkoisen voiman avulla.