اهتزاز
| ميكانيكا كلاسيكية | ||||||||
|
| ||||||||
تاريخ...
| ||||||||
الاهتزازات الكهربائية oscillations electriques هي تيارات كهربائية يتغير اتجاهها دورياً مع الزمن، وهي جيبية الشكل أوغير جيبية، وتتولد عند الانفراغ الكهربائي لمكثفة.
أنواع الاهتزاز
جيبية الشكل
وتوجد أنواع مختلفة من المهتزات التي تولِّد تيارات متناوبة جيبية الشكل، بتواترات تقع في مجال عريض جداً، يمتد من التواترات المنخفضة جداً (أي أقل من هرتز واحد) إلى التواترات العالية التي تفوق ميجاهرتز. إذا هذه المهتزات تقوم على مبدأ ظاهرة رد العمل (الرجيع) phénomen de reaction ، ومفاده حتى جزءاً من الطاقة التي تخرج من الدارة المهتزة يُعاد إليها بالطور نفسه.
غير جيبية الشكل
توجد مهتزات تولد اهتزازات متناوبة غير جيبية لها أهميتها في التطبيقات العملية تدعى اهتزازات الارتخاء. تولِّد هذه المهتزات تيارات دورية بأشكال مختلفة: أسنان المنشار، أوموجات مستطيلة أومثلثية، أونبضات قصيرة جداً.
اختبار الاهتزاز
ويمكن حتى يتألف مولد اهتزازات الارتخاء من مكثفة تنشحن بتيار ثابت الشدة، ثم تنفرغ بسرعة عبر التيراترون thyratron حين يبلغ التوتر بين لبوسي المكثفة قيمة معينة. إلى غير ذلك تحصل اهتزازات أسنان المنشار التي تستعمل خاصة في عملية المسح في كاشف الاهتزازات oscilloscope. ويُتحكم في دور الاهتزازات بتغيير شدة تيار الشحن. كما يُتحكم في سعتها بتغيير التوتر الذي يسبب الانفراغ بتأثيره في شبكة التيراترون. ويسمح مرشح مناسب بالحصول على تنويع في شكل الاهتزازات.
تحليل الاهتزاز
عندما تنفرغ مكثفة سعتها C في دارة كهربائية تحوي مقاومة R وتحريضية L يمكن حتى تلاحظ إحدى الحالتين التاليتين:
اهتزاز حر بدون التخميد
الحالة الأولى: توافق الشرط
، وفيها يحدث الانفراغ على هيئة تيار يجري بالاتجاه نفسه وتزداد قيمته من الصفر إلى قيمة عظمى، ثم يتناقص إلى الصفر (الشكل 1)، ويعود سبب ذلك إلى حتى قيمة الطاقة المفقودة في المقاومة بأثر جول Effet Joule كبيرة نسبياً، ويؤدي فقدان الطاقة هذا إلى التخامد.
اهتزاز حر مع التخميد
الحالة الثانية:وتوافق الشرط
ويكون فقدان الطاقة قليلاً نسبياً فيحدث الانفراغ على هيئة تيار متغير الاتجاه تزداد قيمته من الصفر إلى قيمة عظمى، ثم تتناقص، فيشحن هذا التيار المكثفة من حديث باتجاه معاكس للسابق، وتنفرغ المكثفة بعدئذ على شكل تيار في الاتجاه الآخر، إلى غير ذلك تتكرر الظاهرة، ويتولد تيار انفراغ يتغير دورياً بين قيم عظمى موجبة وأخرى سالبة حتى ينعدم (الشكل 2). تدعى هذه الظاهرة الانفراغ المهتز المتخامد.
إن تواتر اهتزازات التيار أي f، في هذه الحالة تحسب بصيغة طُمْسون Thomson :
حيث تقدر f بالهرتز، وL بالهنري، وC بالفاراد، وR بالأوم، ويدعى مقلوب هذا التواتر: شبه الدور pseudo-periode. وإذا صارت المقاومة R صغيرة صغراً كافياً لإهمالها، اختُصرت الصيغة إلى الشكل التالي
، ويساوي الدور T عندئذ:
فيدعى T الدور الخاص للدارة periode propre.
وإذا لم تعوَّض الطاقة المفقودة في R بعمل تغذية خارجية فإن سعة الاهتزازات تتناقص بسرعة تزداد حدثا كبرت المقاومة R، أي حدثا عَظُم التخامد، إلى غير ذلك تتلاشى الاهتزازات فتتوقف. إذا هذه الدارة، التي تسمى الدارة المهتزة، تشبَّه بنواس ثقيل أُزيح عن وضع توازنه فيعود إليها بعد حتى يُنجز عدداً من الاهتزازات بسعة تتناقص من اهتزازة إلى أخرى بعمل التخامد الذي ينتج من مختلف أنواع الاحتكاك الذي يعتري النواس في أثناء حركته. إذا هذه الدارات المهتزة، التي تولِّد قطارات من الأمواج المتخامدة، استخدمت في أول أجهزة الإرسال (البرق الراديوي radio telegraphie).
وإذا أُريد الحصول على اهتزازات مغذاة، أي ذات سعة ثابتة، فينبغي حتى يُعوَّض فقدان الطاقة في جميع دور بتقديم طاقة إلى الدارة، بوساطة هجريب خاص، يتألف من أنابيب إلكترونية أوترانزستورات.
الاهتزاز القسري مع التخميد
Multiple degrees of freedom systems and mode shapes
مشكلة القيمة الذاتية
| In this table the first and second (top and bottom respectively) horizontal bending (left), torsional (middle), and vertical bending (right) vibrational modes of an [[I-beam|نطقب:Ibeam-beam]] are visualized. There also exist other kinds of vibrational modes in which the beam gets compressed/stretched out in the height, width and length directions respectively. | ||
| The mode shapes of a cantilevered I-beam | ||
|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
Note that when performing a numerical approximation of any mathematical model, convergence of the parameters of interest must be ascertained.
انظر أيضا
- Balancing machine
- Base isolation
- Cushioning
- Critical speed
- Damping
- Dunkerley's Method
- Earthquake engineering
- Fast Fourier transform
- Journal of Sound and Vibration
- Mechanical resonance
- Modal analysis
- Mode shape
- Noise and vibration on maritime vessels
- Noise, Vibration, and Harshness
- Quantum vibration
- Random vibration
- Ride quality
- Shock
- Simple harmonic oscillator
- Sound
- Structural acoustics
- Structural dynamics
- Tire balance
- Torsional vibration
- Vibration control
- Vibration isolation
- Vibration of rotating structures
- Wave
- Whole body vibration
- Shock, Vibration & Acceleration Data Logger
المصادر
- ^ إلياس أبوشاهين. "الاهتزازات الكهربائية". الموسوعة العربية. Retrieved 2012-04-13.
قراءات للإستزادة
- Tongue, Benson, Principles of Vibration, Oxford University Press, 2001, ISBN 0-195-142462
- Inman, Daniel J., Engineering Vibration, Prentice Hall, 2001, ISBN 013726142X
- Rao, Singiresu, Mechanical Vibrations, Addison Wesley, 1990, ISBN 0-201-50156-2
- Thompson, W.T., Theory of Vibrations, Nelson Thornes Ltd, 1996, ISBN 0-412-783908
- Hartog, Den, Mechanical Vibrations, Dover Publications, 1985, ISBN 0-486-647854
- الفيزياء الحديثة للجامعات، تأليف مجموعة من الأساتذة، ترجمة عبد الرزاق قدورة، ووجيه السمان، وأحمد محمود الحصري (المطبعة التعاونية 1973).
وصلات خارجية
قاموس الفهم.
- Hyperphysics Educational Website,
- Nelson Publishing,
- Structural Dynamics and Vibration Laboratory of McGill University
- Normal vibration modes of a circular membrane
- Free Excel sheets to estimate modal parameters
