Часть 2. Физика опасных техногенных явлений
Физические основы вибрации
Механические колебания
Широкое внедрение различных машин и механизмов в жизнь человека повышает производительность труда. Однако работа многих механизмов связана с возникновением вибраций, которые передаются человеку и оказывают на него вредное влияние. Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт – создают механические колебания, приводящие к вибрации. При воздействии вибрации на человека в области резонансных частот возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.
Вибрация (от лат. Vibratio – колебание, дрожание) – малые механические колебания, возникающие в упругих телах, находящихся под воздействием переменного физического поля. Вибрация всегда существует там, где есть движущиеся механизмы или их детали.
В более узком смысле под вибрацией подразумевают механические колебания частотного диапазона 1,6 – 1000 Гц, оказывающие ощутимое влияние на человека. По своим физическим характеристикам вибрация мало отличается от шума. Понятие вибрации тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.
Источником вибраций является разное производственное оборудование. Причина появления вибрации: неуравновешенное силовое воздействие. Вредные воздействия вибраций на человека проявляются как повреждения различных органов и тканей; влияние на центральную нервную систему; влияние на органы слуха и зрения; повышение утомляемости. Наиболее вредной является вибрация, обусловленная резонансом и близкая к собственной частоте человеческого тела (6-8 Гц) и рук (30-80 Гц).
|
|
|
Рассмотрим физические основы вибрациикак колебательного движения.
Вибрация – вынужденные колебания тела, при которых либо все тело колеблется как единое целое, либо колеблются его отдельные части с различными амплитудами и частотами.
В данном параграфе мы рассмотрим виды колебаний:
– гармонические колебания.
– свободные колебания. Незатухающие и затухающие колебания.
– вынужденные колебания.
Колебанияминазывают процессы, отличающиеся той или иной степенью повторяемости. Повторяющиеся процессы непрерывно происходят внутри любого живого организма, например: сокращения сердца, работа легких; мы дрожим, когда нам холодно; мы слышим и разговариваем благодаря колебаниям барабанных перепонок и голосовых связок; при ходьбе наши ноги совершают колебательные движения. Колеблются атомы, из которых мы состоим. Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям.
В зависимости от физической природы повторяющегося процесса различают колебания: механические, электрические и т.п. В настоящей лекции рассматриваются механические колебания.
|
|
|
Периодическими называют такие колебания, при которых все характеристики движения повторяются через определенный промежуток времени.
Для периодических колебаний используют следующие характеристики:
– период колебаний Т, равный времени, в течение которого совершается одно полное колебание;
– частота колебаний ν, равная числу колебаний, совершаемых за одну секунду (ν = 1/Т);
– амплитуда колебаний А, равная максимальному смещению от положения равновесия.
Гармонические колебания.Особое место среди периодических колебаний занимают гармонические колебания. Их значимость обусловлена следующими причинами. Во-первых, колебания в природе и в технике часто имеют характер, очень близкий к гармоническому, и, во-вторых, периодические процессы иной формы (с другой зависимостью от времени) могут быть представлены как наложение нескольких гармонических колебаний.
Гармонические колебания– это колебания, при которых наблюдаемая величина изменяется во времени по закону синуса или косинуса:
В математике функции этого вида называют гармоническими, поэтому колебания, описываемые такими функциями, тоже называют гармоническими.
|
|
|
Положение тела, совершающего колебательное движение, характеризуется смещением относительно равновесного положения. В этом случае величины, входящие в формулу (1.1), имеют следующий смысл:
Х – смещение тела в момент времени t;
А – амплитуда колебаний, равная максимальному смещению;
ω – круговая частота колебаний (число колебаний, совершаемых за 2π секунд), связанная с частотой колебаний соотношением
φ = (ωt+φ0) – фаза колебаний (в момент времени t);
φ0 – начальная фаза колебаний (при t = 0).
Рис. 6.1. Графики гармонических колебаний
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!