Oscilatii amortizate. Oscilatii intretinute. Rezonanta

Oscilatii amortizate. Oscilatii intretinute. Rezonanta

Intre orice oscilator real si mediul inconjurator exista un transfer de energie, in principal datorita frecarilor. Apar doua situatii:

Oscilatiile intretinute sunt oscilatiile efectuate de un sistem oscilator excitat la care pierderile de energie, datorate in principal frecarii, sunt compensate din exterior, continuu sau periodic.

Amplitudinea oscilatiilor intretinute este constanta in timp. Frecventa de oscilatie este egala cu frecventa proprie o excitatorului.

Oscilatiile autointretinute sunt oscilatiile efectuate de un sistem oscilant care prin propria sa miscare comanda transferul de energie necesar intretinerii propriei sale oscilatii.

Exemple: - un copil intr-un leagan intretine singur oscilatiile prin miscari ale picioarelor,

- orologiile vechi au un sistem ancora - roata cu dinti care permite transmisia prin socuri a energiei greutatii care coboara, in momentul trecerii oscilatorului prin pozitia de echilibru.

Oscilatiile fortate sunt oscilatiile intretinute intr-un sistem care au frecventa diferita de frecventa proprie de rezonanta a sistemului.

Exemplu: mebrana si bobina unui difuzor au o frecventa proprie de vibratie. Cand bobina este alimentata cu o tensiune alternativa de joasa frecventa, membrana va incepe sa vibreze cu o frecventa impusa de tensiunea excitatoare. Modificand frecventa tensiunii, se va modifica si amplitudinea oscilatiilor fortate. Aceasta devine maxima cand frecventa tensiunii alternative devine egala cu frecventa proprie de vibratie a membranei, fenomen numit rezonanta.

Fenomenul poate fi pus in evidenta cu ajutorul a doua pendule cuplate intre ele, cu lungimi variabile deci frecvente variabile (figura 5). Unul dintre ele, numit excitator, este pus in oscilatie. Prin intermediul cuplajului elastic, apare un transfer de energie catre celalalt pendul, numit rezonator. Se constata ca daca frecventa (pulsatia) sistemului sursa este egala cu frecventa (pulsatia) proprie a sistemului receptor, are loc transferul maxim de energie de la sursa la rezonator.  

Pentru a evita aparitia rezonantei in astfel situatii se utilizeaza amortizoarele care au rolul de a stinge oscilatiile nedorite. Sisteme de atenuare a vibratiilor sunt prevazute si la cladirile foarte inalte (zgarie-nori).

De asemenea, la trecerea unui vehicul greu peste un pod, se produc oscilatii ale acestuia. Atunci cand frecventa perturbatoare produsa de vehicul se apropie ca valoare de frecventa proprie de oscilatie a podului apare rezonanta si acest fenomen poate produce distrugerea podului. Reglementarile militare prevad traversarea podurilor fara cadenta pentru a preveni intrarea lor in rezonanta si atingerea unor amplitudini mari de oscilatie. Este cunoscuta in istorie ruperea podului de pe raul Maine in 1850 de catre o trupa care mergea in cadenta.

Mareele sunt si ele rezultatul oscilatiilor fortate ale apelor impuse de efectele gravitationale ale Lunei si Soarelui.