भौतिकी में विभिन्न प्रकार के दोलन होते हैं, जिनकी विशेषता कुछ निश्चित मापदंडों पर होती है। उनके मुख्य अंतरों पर विचार करें, विभिन्न कारकों के अनुसार वर्गीकरण।
मूल परिभाषाएं
उतार-चढ़ाव के तहत एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें नियमित अंतराल पर आंदोलन की मुख्य विशेषताओं के समान मूल्य होते हैं।
आवधिक दोलन वे होते हैं जिनमें मूल मात्राओं के मान नियमित अंतराल (दोलन अवधि) पर दोहराए जाते हैं।
ऑसिलेटरी प्रक्रियाओं की किस्में
आइए मूलभूत भौतिकी में मौजूद मुख्य प्रकार के दोलनों पर विचार करें।
मुक्त कंपन वे हैं जो एक प्रणाली में होते हैं जो प्रारंभिक झटके के बाद बाहरी परिवर्तनशील प्रभावों के अधीन नहीं होते हैं।
मुक्त दोलन का एक उदाहरण गणितीय लोलक है।
उस प्रकार के यांत्रिक कंपन जो बाहरी चर बल की क्रिया के तहत सिस्टम में होते हैं।
वर्गीकरण की विशेषताएं
भौतिक प्रकृति से, निम्नलिखित प्रकार के दोलन आंदोलनों को प्रतिष्ठित किया जाता है:
- यांत्रिक;
- थर्मल;
- विद्युत चुम्बकीय;
- मिश्रित।
पर्यावरण के साथ बातचीत के विकल्प के अनुसार
पर्यावरण के साथ बातचीत में उतार-चढ़ाव के प्रकार कई समूहों में विभाजित हैं।
बाहरी आवर्त क्रिया की क्रिया के तहत सिस्टम में जबरन दोलन दिखाई देते हैं। इस प्रकार के दोलन के उदाहरण के रूप में, हम पेड़ों पर हाथों, पत्तों की गति पर विचार कर सकते हैं।
मजबूर हार्मोनिक दोलनों के लिए, एक प्रतिध्वनि दिखाई दे सकती है, जिसमें बाहरी प्रभाव और थरथरानवाला की आवृत्ति के समान मूल्यों के साथ, आयाम में तेज वृद्धि के साथ।
संतुलन से बाहर निकालने के बाद आंतरिक बलों के प्रभाव में प्रणाली में स्वयं के कंपन। मुक्त कंपन का सबसे सरल संस्करण एक भार की गति है जो एक धागे पर लटका हुआ है या एक स्प्रिंग से जुड़ा हुआ है।
सेल्फ-ऑसिलेशन ऐसे प्रकार हैं जिनमें सिस्टम में एक निश्चित मात्रा में संभावित ऊर्जा होती है जिसका उपयोग दोलन करने के लिए किया जाता है। उनकी विशिष्ट विशेषता यह तथ्य है कि आयाम प्रणाली के गुणों की विशेषता है, न कि प्रारंभिक स्थितियों से।
यादृच्छिक उतार-चढ़ाव के लिए, बाहरी भार का एक यादृच्छिक मान होता है।
ऑसिलेटरी मूवमेंट के बुनियादी पैरामीटर
कंपन के सभी तरीकों में कुछ विशेषताएं होती हैं जिनका अलग से उल्लेख किया जाना चाहिए।
एम्पलीट्यूड संतुलन स्थिति से अधिकतम विचलन है, उतार-चढ़ाव वाले मान का विचलन, इसे मीटर में मापा जाता है।
अवधि एक पूरे जोश का समय हैजो सिस्टम विशेषताओं को दोहराता है, सेकंड में परिकलित किया जाता है।
आवृत्ति समय की प्रति इकाई दोलनों की संख्या से निर्धारित होती है, यह दोलन अवधि के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
दोलन चरण प्रणाली की स्थिति की विशेषता है।
हार्मोनिक दोलनों की विशेषता
इस प्रकार के दोलन कोसाइन या ज्या के नियम के अनुसार होते हैं। फूरियर यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि किसी भी आवधिक दोलन को एक निश्चित फ़ंक्शन को फूरियर श्रृंखला में विस्तारित करके हार्मोनिक परिवर्तनों के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है।
उदाहरण के तौर पर, एक निश्चित अवधि और चक्रीय आवृत्ति के साथ एक पेंडुलम पर विचार करें।
इस प्रकार के उतार-चढ़ाव की क्या विशेषता है? भौतिकी गणितीय पेंडुलम को एक आदर्श प्रणाली मानती है, जिसमें एक भौतिक बिंदु होता है, जो एक भारहीन अविभाज्य धागे पर निलंबित होता है, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में दोलन करता है।
इस प्रकार के कंपनों में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा होती है, वे प्रकृति और प्रौद्योगिकी में सामान्य हैं।
लंबे समय तक दोलन गति के साथ, इसके द्रव्यमान के केंद्र का समन्वय बदल जाता है, और प्रत्यावर्ती धारा के साथ, सर्किट में करंट और वोल्टेज का मान बदल जाता है।
भौतिक प्रकृति द्वारा विभिन्न प्रकार के हार्मोनिक दोलन होते हैं: विद्युत चुम्बकीय, यांत्रिक, आदि।
उबड़-खाबड़ सड़क पर चलने वाले वाहन का हिलना एक मजबूर दोलन का काम करता है।
मजबूर और मुक्त के बीच मुख्य अंतरउतार-चढ़ाव
इस प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलन भौतिक विशेषताओं में भिन्न होते हैं। मध्यम प्रतिरोध और घर्षण बलों की उपस्थिति से मुक्त दोलनों का अवमंदन होता है। मजबूर दोलनों के मामले में, ऊर्जा के नुकसान की भरपाई बाहरी स्रोत से इसकी अतिरिक्त आपूर्ति द्वारा की जाती है।
वसंत लोलक की अवधि शरीर के द्रव्यमान और वसंत की कठोरता से संबंधित है। गणितीय लोलक के मामले में, यह धागे की लंबाई पर निर्भर करता है।
एक ज्ञात अवधि के साथ, आप दोलन प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति की गणना कर सकते हैं।
प्रौद्योगिकी और प्रकृति में, विभिन्न आवृत्ति मूल्यों के साथ उतार-चढ़ाव होते हैं। उदाहरण के लिए, सेंट पीटर्सबर्ग में सेंट आइजैक कैथेड्रल में दोलन करने वाले पेंडुलम की आवृत्ति 0.05 हर्ट्ज है, जबकि परमाणुओं के लिए यह कई मिलियन मेगाहर्ट्ज़ है।
एक निश्चित अवधि के बाद मुक्त दोलनों का अवमंदन देखा जाता है। यही कारण है कि वास्तविक व्यवहार में मजबूर दोलनों का उपयोग किया जाता है। वे विभिन्न कंपन मशीनों में मांग में हैं। वाइब्रेटरी हैमर एक शॉक-वाइब्रेशन मशीन है जिसे पाइप, पाइल्स और अन्य धातु संरचनाओं को जमीन में चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
विद्युत चुम्बकीय दोलन
दोलन के तरीकों की विशेषता में मुख्य भौतिक मापदंडों का विश्लेषण शामिल है: चार्ज, वोल्टेज, वर्तमान ताकत। एक प्राथमिक प्रणाली के रूप में, जिसका उपयोग विद्युत चुम्बकीय दोलनों को देखने के लिए किया जाता है, एक ऑसिलेटरी सर्किट है। यह एक कुण्डली और एक संधारित्र को श्रेणीक्रम में जोड़ने से बनता है।
सर्किट बंद होने पर, मुक्त विद्युत चुम्बकीयसंधारित्र पर विद्युत आवेश और कुंडली में धारा में आवधिक परिवर्तन से जुड़े उतार-चढ़ाव।
वे इस तथ्य के कारण स्वतंत्र हैं कि जब उन्हें किया जाता है तो कोई बाहरी प्रभाव नहीं होता है, लेकिन केवल सर्किट में संग्रहीत ऊर्जा का ही उपयोग किया जाता है।
यदि हम कुंडल के प्रतिरोध को शून्य मानते हैं, और दोलन की अवधि को T मानते हैं, तो हम सिस्टम द्वारा किए गए एक पूर्ण दोलन पर विचार कर सकते हैं।
बाहरी प्रभाव की अनुपस्थिति में, एक निश्चित अवधि के बाद, विद्युत चुम्बकीय दोलन की नमी देखी जाती है। इस घटना का कारण संधारित्र का क्रमिक निर्वहन होगा, साथ ही वह प्रतिरोध भी होगा जो कुंडल में वास्तव में होता है।
इसीलिए अवमंदित दोलन वास्तविक परिपथ में होते हैं। संधारित्र पर चार्ज कम करने से उसके मूल मूल्य की तुलना में ऊर्जा मूल्य में कमी आती है। धीरे-धीरे इसे कनेक्टिंग वायर और कॉइल पर हीट के रूप में छोड़ा जाएगा, कैपेसिटर पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाएगा, और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऑसिलेशन पूरा हो जाएगा।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उतार-चढ़ाव का महत्व
कोई भी आंदोलन जिसमें एक निश्चित डिग्री की पुनरावृत्ति होती है, दोलन होते हैं। उदाहरण के लिए, एक गणितीय लोलक मूल ऊर्ध्वाधर स्थिति से दोनों दिशाओं में एक व्यवस्थित विचलन की विशेषता है।
एक स्प्रिंग लोलक के लिए, एक फुल स्विंग प्रारंभिक स्थिति से ऊपर और नीचे की गति के अनुरूप होता है।
एक विद्युत परिपथ जिसमें समाई और अधिष्ठापन होता है, पर आवेश की पुनरावृत्ति होती हैसंधारित्र प्लेटें। ऑसिलेटरी मूवमेंट का कारण क्या है? पेंडुलम इस तथ्य के कारण कार्य करता है कि गुरुत्वाकर्षण इसे अपनी मूल स्थिति में लौटने का कारण बनता है। वसंत मॉडल के मामले में, वसंत के लोचदार बल द्वारा एक समान कार्य किया जाता है। संतुलन की स्थिति से गुजरते हुए, भार की एक निश्चित गति होती है, इसलिए जड़ता से, यह औसत स्थिति से आगे निकल जाता है।
विद्युत दोलनों को एक आवेशित संधारित्र की प्लेटों के बीच मौजूद संभावित अंतर से समझाया जा सकता है। जब यह पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है तब भी करंट गायब नहीं होता है, इसे रिचार्ज किया जाता है।
आधुनिक तकनीक उतार-चढ़ाव का उपयोग करती है जो उनकी प्रकृति, दोहराव की डिग्री, प्रकृति और उपस्थिति के "तंत्र" में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होती है।
यांत्रिक कंपन संगीत वाद्ययंत्रों के तार, समुद्र की लहरों, एक लोलक से बनते हैं। विभिन्न अंतःक्रियाओं का संचालन करते समय अभिकारकों की सांद्रता में परिवर्तन से जुड़े रासायनिक उतार-चढ़ाव को ध्यान में रखा जाता है।
विद्युत चुम्बकीय दोलन विभिन्न तकनीकी उपकरणों, जैसे टेलीफोन, अल्ट्रासोनिक चिकित्सा उपकरणों के निर्माण की अनुमति देते हैं।
सेफिड्स की चमक में उतार-चढ़ाव खगोल भौतिकी में विशेष रुचि रखते हैं, और विभिन्न देशों के वैज्ञानिक उनका अध्ययन कर रहे हैं।
निष्कर्ष
सभी प्रकार के दोलन तकनीकी प्रक्रियाओं और भौतिक घटनाओं की एक बड़ी संख्या से निकटता से संबंधित हैं। विमान निर्माण, जहाज निर्माण, आवासीय परिसरों के निर्माण, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा और मौलिक विज्ञान में उनका व्यावहारिक महत्व बहुत अच्छा है। में एक विशिष्ट दोलन प्रक्रिया का एक उदाहरणशरीर क्रिया विज्ञान हृदय की मांसपेशियों की गति का पक्षधर है। यांत्रिक कंपन कार्बनिक और अकार्बनिक रसायन विज्ञान, मौसम विज्ञान और कई अन्य प्राकृतिक विज्ञानों में पाए जाते हैं।
गणितीय लोलक का पहला अध्ययन सत्रहवीं शताब्दी में किया गया था, और उन्नीसवीं शताब्दी के अंत तक, वैज्ञानिक विद्युत चुम्बकीय दोलनों की प्रकृति को स्थापित करने में सक्षम थे। रूसी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर पोपोव, जिन्हें रेडियो संचार का "पिता" माना जाता है, ने अपने प्रयोगों को विद्युत चुम्बकीय दोलनों के सिद्धांत, थॉमसन, ह्यूजेंस और रेले के शोध के परिणामों के आधार पर किया। वह विद्युत चुम्बकीय दोलनों के लिए एक व्यावहारिक अनुप्रयोग खोजने में कामयाब रहे, उनका उपयोग लंबी दूरी पर एक रेडियो सिग्नल प्रसारित करने के लिए किया।
शिक्षाविद पी.एन. लेबेदेव ने कई वर्षों तक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय दोलनों के उत्पादन से संबंधित प्रयोग किए। विभिन्न प्रकार के कंपनों से संबंधित कई प्रयोगों के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों ने आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उनके इष्टतम उपयोग के लिए क्षेत्रों को खोजने में कामयाबी हासिल की है।
