Тербелмелі қозғалыс

Тербелмелі қозғалыс — қалпына келтіруші күш әсер етіп тұрғандағы қозғалыс.Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: Машинажасау. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2007. ISBN 9965-36-417-6</ref>

Күнделікті өмірде біз тербелмелі қозғалыстар немесе жай ғана тербелістер деп аталатын үдерістермен жиі ұшырасамыз. Мәселен, жел соққан кезде талдың бұтақтары тербеледі, бір шеті қысқышқа бекілген металл пластинаны майыстырып тұрып жібере салca, ол да тербеліске түседі. Сол сияқты вертикаль күйінен ауытқыған өткеншек, бесік, қабырға сағатының маятнигі, серілпеге ілінген жүк, домбыра шегі, таразының тілі және т.б. тербеледі.

Бұл қозғалыстардың ұқсастығы сол, олардың барлығы қайталанып отыратынымен сипатталады: қандай да бір уақыт еткен соң, тербеліп тұрған дене бастапқы орнына үнемі қайта оралады.

Демек, тербелмелі қозғалысқа периодтылық тән. Қозғалыстың периодтылығы белгілі бір уақыт өткен соң дене орнының, яғни оның координатасының дел немесе шамамен дәл қайталанып отыратынын білдіреді.

Сонымен, механикада тербелістер деп дененің бірдей уақыт аралығындағы дәлме-дәл немесе жуықтап қайталанып отыратын қозғалысын айтады.

Мәселен, планеталардың, Жердің жасанды серіктерінің орбита бойымен қозғалысы, сол сияқты сағат тілі ұшының, ұнтаспа дискілерінің қозғалысы тербелмелі қозғалыс тәрізді периодты болып табылады.

Дене қозғалысының сипаты бастапқы шарттар мен әрекет етуші күшке тәуелді болады. Тербелмелі қозғалыс жасауы үшін денеге әрекет етуші күштер қандай шарттарды қанағаттандыруы керек екенін қарастырайық. Тұрғы қысқышына болат серіппенің бір ұшын бекітіп, оның екінші ұшына жүк ілеміз. Жүкке әрекет ететін F_a ауырлық күші мен F_с серпімділік күші модульдері жағынан тең, ал бағыттары қарама-қарсы болған жағдайда жүк тыныштық күйде болады:

F=F_c+F_a=0

Дененің оған әрекет етуші күштер векторларының қосындысы нөлге тең болған кездегі күйін тепе-теңдік күй деп атайды. Жүкті тепе-теңдік күйден шығарып төмен ығыстырғанда, серіппе деформациясының ұлғаюы салдарынан F_c серпімділік күші артады, ал F_a ауырлық күші өзгеріссіз қалады. Бұл күштерге теңәрекетті F күші тепе-теңдік күйге қарай жоғары бағытталған.

Егер жүкті тепе-теңдік күйден жоғары көтеріп, сонан соң жібере салса, онда ол төмен қарай бағытталған F теңәрекетті күшінің әрекетінен тепе-теңдік күйге дейін үдей қозғалады. Тепе-теңдік күйден өткеннен кейін F теңәрекетті күш жоғары бағытталады да, жүкті тежейді, а үдеу векторы бағытын қарама-қарсы жаққа өзгертеді. Ең төменгі нүктеде жүк тоқтайды да, жоғары қарай үдеумен қозғалып, тепе-теңдік күйіне жетеді. Содан соң одан етіп, үдеумен төмен қарай қозғала бастайды. Осылайша процесс периодты түрде қайталанады. Мұндағы теңәрекетті күш жүкті траекторияның кез келген нүктесінде тепе-теңдік күйге бағыттап отырады. Сөйтіп, серіппеге ілінген жүкті бастапқы тепе-теңдік күйіне қайтарушы F күші сығылған немесе созылған серіппенің серпімділік күші болып табылады. Ол дененің тепе-тендік күйден ауытқу шамасына тәуелді.

Дененің тепе-теңдік күйден ауытқуын ығысу деп атайды. Ығысуды х әрпімен белгілейді. Гук заңы бойынша серпімділік күші ығысуға пропорционал және ол мынаған тең:

F=-kx

Ығысуға пропорционал және оған қарама-қарсы бағытталған күштің әрекетінен болатын механикалық тербелістер гармоникалық тербелістер деп аталады.

Сөйтіп, тербелмелі қозғалыс пайда болуы үшін мына шарттар орындалуы қажет: біріншіден, денені тепе-теңдік қалпынан шығарған кезде оны бастапқы күйіне қайтаратын күш болуы керек. Біз қарастырған мысалда жүкті жоғарғы не төменгі шеткі нүктелерде тепе-теңдік қалыпка қарай бағыттайтын серпімділік күші болып табылады. Екіншіден, үйкеліс мейлінше аз болуы керек. Өйткені үйкеліс әр уақытта қозғалысқа қарама-қарсы бағытталатындықтан, ол тербелістің өшуіне себепші болады.