Тербелмелі қозғалыс сипаттайтын негізгі шамалар

Механикалық тербелістердің физикалық процесс ретіндегі жалпы белгісі қозғалыстың белгілі уақыт аралығында қайталанып отыруы болып табылады. Дене қозғалысы толығымен қайталанып отыратын ең аз уақыт аралығын (интервалын) тербеліс периоды деп атайды. Басқаша айтқанда, тербеліс периоды дегеніміз — бір толық тербеліс жасауға кеткен уақыт. Тербеліс периоды секундпен (с) өлшенеді және оны Т әрпімен белгілейді.

Дене қайсыбір нүктеден шығып, сол нүктеге қайта оралғандағы қозғалыс процесі бір циклді береді. Мысалы, дененің шеңбер бойымен бір айналым жасауын бір цикл дейміз.

Бірлік уақыт ішіндегі тербелістер саны тербеліс жиілігі деп аталады.

Жиіліктің гректің v әрпімен белгіленетінін сендер білесіңдер. Тербелмелі қозғалыс жиілігінің өлшем бірлігіне 1 с ішінде толық бір тербеліс жасайтындай тербелістің жиілігі алынады. Бұл бірлік неміс ғалымы Генрих Герцтің құрметіне герц (Гц) деп аталған:

1 Гц = 1 с^-1

Тәжірибеде килогерц (кГц), мегагерц (МГц) сияқты еселік бірліктер пайдаланылады.

Егер дене t с ішінде n тербеліс жасаса, онда ν тербеліс жиілігі ν = n/t болады, ал Т тербеліс периоды Т = t/n. Тербеліс периоды мен тербеліс жиілігі арасында қарапайым байланыстың бар екені жиілік периодқа кері шама, ал период жиілікке кері шама:

ν=1/T, T=1/ν

Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын келесі бір негізгі шама — амплитуда. Тербеліс амплитпудасы деп дененің тепе теңдік күйінен ең үлкен ығысуының мәнін айтады. Амплитуда А әрпімен белгіленеді, яғни A = х_max.

Қозғалыстың басқа түрлері сияқты тербелмелі қозғалысты да жылдамдық және үдеу арқылы сипаттауға болады. Алайда тербелмелі қозғалыс кезінде бұл шамалар нүктеден-нүктеге өткен сайын өзгеріп отырады. Мысалы, тербеліп тұрған дененің жылдамдығы тепе-теңдік күйінен ең үлкен ауытқу нүктесінде (x_max = А және х_max = -А болғанда) нөлге тең, ол нүктелерде дене тоқтайды да, қарама-қарсы бағытта қозғала бастайды. Ал дене тепе-теңдік күйінен өткен (х=0) кезде оның жылдамдығы ең үлкен мәнге ие болады. Үдеу керісінше дене тепе-теңдік күйінен еткенде нөлге тең болады. Өйткені бұл нүктеде күш нөлге тең. Тепе-теңдік күйінен ен үлкен ауытқуға сәйкес келетін нүктелерде (х_max = A және x_max = -А болғанда) үдеудің шамасы ең үлкен мәнге жетеді, себебі бұл нүктелерде серпімділік күші ең үлкен мәнге ие. Сөйтіп, тербелмелі қозғалыс кезіндегі жылдамдық пен үдеу периодты түрде өзгеріп отырады, яғни әрбір Т период өткен сайын жылдамдық және үдеу векторларының бағыты мен модулі қайталанады.

Механикалық тербелістер кезіндегі дене қозғалысының сипаттамалары туралы көрнекі түсінік қалыптасуы үшін мынадай тәжірибе жасауға болады. Серіппеге ілінген жүкке бояуға батырылған қылқаламды бекітіп, оның алдына қылқаламның ұшы тиіп тұратындай етіп ақ қағаз парағын ұстаймыз. Жүк тербеліс жасаған кезде қағазды тұрақты жылдамдықпен горизонталь бағытта жылжытамыз. Сонда қылқалам қағаз бетінде үздіксіз сызық түрінде із қалдырады.

Егер жүктің тербелісін тоқтатып, оны тепе-теңдік күйіне келтірсек, содан кейін парақты қайтадан қылқалам ұшының алдында горизонталь бағытта қайта жылжытсақ, онда қағаз бетінде түзу горизонталь сызық түрінде із қалады. Егер осы түзуді абсциссалар осі ретінде алсақ, онда абсциссалар осінің бойьша қағаз парағының бірқалыпты қозғалысы басталған мезеттен бері өткен уақытты салуға болады, ал жүк тербелген кезде парақ бетінде қалған із тербелістегі жүктің х координатасының t уақытқа тәуелділігінің графигін береді.