Oscilații mecanice periodice. Oscilații gratuite

Caracteristică oscilațiilor

Fază Determină starea sistemului, și anume coordonata, viteza, accelerația, energia etc.

Frecvența ciclică caracterizează rata de schimbare a fazei de oscilație.

Starea inițială a sistemului oscilator caracterizează faza primară

Amplitudinea oscilației A. - Este cea mai mare compensare din poziția de echilibru.

T. - Aceasta este o perioadă de timp în care punctul îndeplinește o oscilație completă.

Frecvența oscilațiilor - Acesta este numărul de fluctuații complete pe unitatea de timp t.

Frecvența, frecvența ciclică și perioada de oscilații se corelează ca

Tipuri de oscilații

Oscilațiile care apar în sistemele închise sunt numite gratuit sau proprii oscilații. Oscilațiile care apar sub acțiunea forțelor externe sunt numite forţat. De asemenea, se găsesc autocalbania (forțat automat).

Dacă luăm în considerare oscilațiile în funcție de caracteristicile în schimbare (amplitudine, frecvență, perioadă etc.), ele pot fi împărțite în armonic, curgere, creșterea (și, de asemenea, tăiat, dreptunghiular, complex).

Cu oscilații gratuite în sistemele reale, apare întotdeauna pierderea de energie. Energia mecanică este consumată, de exemplu, pentru a efectua lucrări pentru a depăși forțele de rezistență la aer. Sub influența forței de frecare, apare o scădere a amplitudinii oscilațiilor și, după un timp, oscilațiile se opresc. Evident, cu atât este mai mare puterea rezistenței la mișcare, cu atât se oprește mai repede oscilațiile.

Oscilații forțate. Rezonanţă

Oscilațiile forțate nu reușesc. Prin urmare, este necesar să se umple pierderile de energie pentru fiecare perioadă de oscilații. Pentru a face acest lucru, este necesar să se efectueze asupra corpului oscilant prin schimbarea periodică a forței. Oscilațiile forțate sunt efectuate cu o frecvență egală cu frecvența schimbării forței externe.

Oscilații forțate

Amplitudinea oscilațiilor mecanice forțate atinge cea mai mare valoare dacă frecvența forței de forțare coincide cu frecvența sistemului oscilant. Acest fenomen este numit rezonanţă.

De exemplu, dacă trageți periodic cablul în tact de oscilații proprii, atunci notăm creșterea amplitudinii oscilațiilor sale.

Dacă un deget umed se deplasează de-a lungul marginii plăcii, atunci geamul va face sunete de apel. Deși este imperceptibil, degetul se mișcă intermitent și transferă sticla la energia cu porțiuni scurte, forțând un pahar de vibrație

Pereții glandei încep, de asemenea, să vibreze dacă este de a trimite un val de sunet cu o frecvență egală cu propria sa. Dacă amplitudinea devine foarte mare, atunci geamul poate chiar să se rupă. Datorită rezonanței cu candelabrele de cristal F.I.SChalyapin tremurate (rezonate). Apariția rezonanței poate fi urmărită în baie. Dacă vă grăbiți liniștit sunetele de frecvență diferită, atunci rezonanța va apărea pe una dintre frecvențe.

În instrumentele muzicale, rolul rezonatoarelor efectuează părți ale clădirilor lor. O persoană are, de asemenea, propriul rezonator - aceasta este cavitatea orală, consolidând sunetele sunetelor.

Fenomenul de rezonanță trebuie luat în considerare în practică. În unele fenomene, poate fi utilă, în altele - dăunătoare. Fenomenele de rezonanță pot provoca o distrugere ireversibilă în diferite sisteme mecanice, de exemplu, poduri incorecte proiectate. Deci, în 1905, podul egiptean sa prăbușit în Sankt Petersburg sa prăbușit când a avut loc un escadril ecvestru, iar în 1940 Podul Tajic sa prăbușit în Statele Unite.

Fenomenul de rezonanță este utilizat atunci când cu ajutorul unei forțe mici este necesar să se obțină o creștere mare a amplitudinii oscilațiilor. De exemplu, poate fi căutată o limbă grea de un clopot mare, acționând o forță relativ mică, cu o frecvență egală cu propria frecvență a oscilațiilor clopotului.

(sau oscilații proprii) - Acestea sunt oscilațiile sistemului oscilator, efectuate numai datorită energiei raportate inițial (potențial sau cinetie) în absența unor influențe externe.

Energia potențială sau cinetică poate fi raportată, de exemplu, în sisteme mecanice prin deplasarea inițială sau viteza inițială.

Corpurile de fluctuare a fluidului liber interacționează întotdeauna cu alte corpuri și împreună cu aceștia tipul de corpuri, numit sistem oscilant.

De exemplu, un arc, o minge și un suport vertical, la care este atașat capătul superior al arcului (vezi figurile de mai jos) sunt incluse în sistemul oscilator. Aici mingea glisdează în mod liber în șir (forța de frecare este neglijabilă). Dacă luați mingea spre dreapta și dați-i singur, va face oscilații gratuite în apropierea poziției de echilibru (puncte DESPRE) Datorită acțiunii rezistenței arcului, destinată poziției de echilibru.

Un alt exemplu clasic al unui sistem oscilator mecanic este un pendul matematic (vezi figura de mai jos). În acest caz, mingea efectuează fluctuații gratuite sub acțiunea a două forțe: gravitatea și rezistența elasticității firului (Pământul este, de asemenea, inclus în sistemul oscilator). Referirea lor este destinată poziției de echilibru.

Forțele care acționează între corpurile sistemului oscilator sunt numite forțele interne. Forțe externe Numite forțele care acționează asupra sistemului din partea laterală a corpurilor care nu sunt incluse în ea. Din acest punct de vedere, oscilațiile gratuite pot fi definite ca oscilații în sistem sub acțiunea forțelor interne după ce sistemul este derivat din poziția de echilibru.

Condițiile de apariție a oscilațiilor libere sunt:

1) apariția forței în aceștia care returnează sistemul la poziția unui echilibru stabil, după ce a fost derivată din această stare;

2) Fără frecare în sistem.

Dinamica oscilațiilor gratuite.

Fluctuațiile corpului sub acțiunea elasticității. Ecuația mișcării oscilale a corpului sub acțiunea forței elasticității F. () pot fi obținute ținând cont de a doua lege a Newton ( F \u003d ma.) și legea gâtului ( F upr \u003d -kx), Unde m. - masa mingii și - accelerația dobândită de mingea sub acțiunea forței elasticității, k. - coeficientul de rigiditate a primăverii, h. - deplasarea corpului din poziția de echilibru (ambele ecuații sunt înregistrate în proiecția pe axa orizontală Oh). Echivalând părțile drepte ale acestor ecuații și luând în considerare accelerarea dar - acesta este al doilea derivat al coordonatei h. (deplasările), primim:

.

Similar cu expresia accelerației dar Obținem diferențierea ( v \u003d -V m păcat ω 0 t \u003d -v m x m cos (ω 0 t + π / 2)):

a \u003d -a m cos ω 0 t,

unde un m \u003d ω 2 0 x m - Amplitudinea accelerației. Astfel, amplitudinea vitezei de cola armonică este proporțională cu frecvența, iar amplitudinea accelerației este pătratul frecvenței de oscilație.

Oscilații- Acestea sunt mișcări sau procese care sunt definitiv sau aproximativ repetate la anumite intervale de timp.

Oscilații mecaniceoscilațiile valorilor mecanice (deplasare, viteză, accelerație, presiune etc.).

Oscilațiile mecanice (în funcție de natura forțelor) sunt:

gratuit;

forţat;

auto-oscilații.

Gratuitoscilațiile de apel care rezultă dintr-un singur efect al forței externe (raport inițial al energiei) și în absența unor influențe externe asupra sistemului oscilant.

Liber (sau propriu) - Acestea sunt fluctuațiile sistemului sub influența forțelor interioare, după ce sistemul este derivat din starea de echilibru (în condiții reale, fluctuațiile libere sunt întotdeauna degradate).

Condițiile de apariție a oscilațiilor libere

1. Sistemul oscilant trebuie să aibă o poziție stabilă de echilibru.

2. Când sistemul este scos din poziția de echilibru, trebuie să apară o forță automată, care returnează sistemul în poziția inițială.

3. Forțele de frecare (rezistență) sunt foarte mici.

Oscilații forțate - oscilațiile care apar sub influența forțelor externe care variază în timp.

Autocalbania- Fluctuațiile nefericite ale sistemului susținut de sursele interne de energie în absența unei forțe variabile externe.

Frecvența și amplitudinea auto-oscilației sunt determinate de proprietățile sistemului oscilant însuși.

Din oscilațiile libere, auto-oscilațiile se disting prin independența amplitudinii din timp și de impactul inițial care excită procesul de oscilații.

Sistemul auto-oscilant constă în: sistem oscilant; sursa de energie; Dispozitive de feedback care reglează fluxul de energie din sursa internă de energie în sistemul oscilator.

Energia provenită din sursa pentru perioada este egală cu energia pierdută de sistemul oscilator în același timp.

Oscilațiile mecanice sunt împărțite în:

decolorare;

nefericit.

Oscilații curgătoare - oscilațiile a căror energie scade în timp.

Caracteristicile mișcării oscilative:

permanent:

amplitudinea (a)

perioada (t)

frecvență ()

Se numește cea mai mare abatere (modulul) a corpului oscilant din poziția de echilibru amplitudinea oscilațiilor.De obicei, amplitudinea este indicată de litera A.

Perioada de timp în care organismul face o oscilație completă, numită perioada de oscilații.

Perioada de oscilație este de obicei denotată de litera T și în XI este măsurată în secunde (c).

Numărul de oscilații pe unitate de timp se numește frecvența oscilațiilor.

Denotă frecvența literei v ("nu"). Pe unitate de frecvență acceptată o oscilație pe secundă. Această unitate în onoarea omului de știință germană Herin Hertz este numită Hertz (Hz).

perioada de oscilație T și frecvența oscilațiilor V este asociată cu următoarea dependență:

T \u003d 1 / sau \u003d 1 / t.

Frecvența ciclică (circulară) Ω - Numărul de oscilații pentru 2π secunde

Oscilații armonice - oscilațiile mecanice care apar sub acțiunea forței proporțională cu deplasarea și îndreptată opusă acestuia. Oscilațiile armonice sunt efectuate de legea sinusului sau a cosiniei.

Lăsați punctul material să facă oscilații armonice.

Ecuația de oscilație armonică este:

a - Accelerare V- Viteza Q - Încărcarea A - Amplitudinea T -

- Acestea sunt mișcări sau procese care se caracterizează printr-o anumită repetabilitate în timp.

Perioada de oscilații T. - Intervalul de timp în care are loc o oscilație completă.

Frecvența oscilației ν. - numărul de fluctuații complete pe unitate de timp. În sistemul SI, acesta este exprimat în Hertz (Hz).

Perioada și frecvența oscilațiilor sunt asociate cu relația:

Oscilații armonice - Acestea sunt fluctuații în care valoarea oscilantă, de exemplu, schimbarea încărcăturii în primăvara din poziția de echilibru este schimbată de legea sinusoitului sau a cosiniei:

În cazul în care x 0 este amplitudinea, ω este o frecvență ciclică, φ 0 - faza inițială de oscilație.

Accelerarea cu oscilațiile armonice este întotdeauna îndreptată spre partea opusă deplasării; Accelerarea maximă este egală cu modulul

Pendulurile de primăvară și matematică pot fi aduse ca exemple de oscilații libere. Arc (armonic ) pendul - masa de masă de masă, atașată la rigiditatea k, al doilea capăt al căror capăt este fixat nemișcat. Frecvența ciclică a oscilațiilor de marfă este:

Și perioada: și perioada de oscilații:

Autocalbania - Este o oscilații gratuite fără probleme, susținute de schimbarea energiei periodice de la o sursă de forță externă. Un exemplu de sistem auto-oscilant poate servi ceas mecanic.

1. oscilații. Oscilații periodice. Oscilații armonice.

2. oscilații gratuite. Oscilații non-minty și de decolorare.

3. oscilații forțate. Rezonanţă.

4. Compararea proceselor vibraționale. Energia oscilațiilor armonice nefericite.

5. Autocalbania.

6. Fluctuațiile corpului uman și înregistrarea acestora.

7. Concepte și formule de bază.

8. Sarcini.

1.1. Oscilații. Oscilații periodice.

Oscilații armonice

Oscilațiiprocese de apel care diferă în unul sau altul de repetabilitate.

Repetabilprocesele apar în mod continuu în interiorul oricărui organism viu, de exemplu: tăieturi de inimă, plămâni; Tremim când suntem răciți; Am auzit și vorbim datorită fluctuațiilor bobocerilor și ligamentelor vocale; La mers, picioarele noastre fac mișcări oscilante. Fluctuăm atomii de la care suntem. Lumea în care trăim este surprinzător înclinată de vibrații.

În funcție de natura fizică a procesului recurennt, se disting fluctuațiile: mecanice, electrice etc. În această prelegere sunt luate în considerare oscilații mecanice.

Oscilații periodice

Periodicaceste oscilații sunt numite, în care toate caracteristicile mișcării se repetă după o anumită perioadă de timp.

Pentru oscilațiile periodice, utilizați următoarele caracteristici:

perioada de oscilațiiT, egal cu timpul în care se efectuează o oscilație completă;

frecvența oscilațiilorν, egal cu numărul de oscilații efectuate într-o secundă (ν \u003d 1 / t);

amplitudinea oscilațieiO egală cu deplasarea maximă din poziția de echilibru.

Oscilații armonice

Locul special printre oscilațiile periodice ocupă armonicoscilații. Semnificația lor se datorează următoarelor motive. În primul rând, fluctuațiile naturii și tehnica au adesea un caracter, foarte aproape de armonică și, în al doilea rând, procesele periodice ale unei alte forme (cu o dependență diferită de timp) pot fi reprezentate ca impunerea mai multor oscilații armonice.

Oscilații armonice- Acestea sunt oscilațiile în care valoarea observată variază în timp conform legii sinusoitului sau a cosiniei:

În matematică, funcția acestei specii este numită armonicprin urmare, oscilațiile descrise de astfel de funcții sunt, de asemenea, numite armonice.

Poziția corpului care efectuează mișcarea oscilantă este caracterizată deplasarecu privire la poziția de echilibru. În acest caz, valorile incluse în formula (1.1) au următorul înțeles:

h.- părtinireorganisme la timp t;

DAR - amplitudineoscilațiile egale cu deplasarea maximă;

ω - frecvența circularăoscilații (numărul de oscilații comise în 2 π secunde) asociate cu oscilarea frecvenței prin raport

φ = (ωt. +φ 0) - fazăoscilații (la momentul t); φ 0 - faza primarăoscilații (la t \u003d 0).

Smochin. 1.1.Graficele dependenței deplasării din timp pentru X (0) \u003d A și X (0) \u003d 0

1.2. Oscilații gratuite. Oscilații dificile și estompate

Gratuitsau propriiacestea sunt numite astfel de oscilații care apar în sistemul acordat pentru ei înșiși după ce a fost eliminat din poziția de echilibru.

Un exemplu este oscilațiile minge suspendate pe fir. Pentru a provoca oscilații, trebuie să împingeți mingea, fie, reamintind, să mergeți. Cu o împingere, mingea este raportată cineticăenergie și cu deviație - potenţial.

O oscilații gratuite se fac din cauza stocului inițial de energie.

Liber oscilații nefericite

Oscilațiile libere pot fi nereușite numai în absența forței de frecare. În caz contrar, stocul inițial de energie va fi cheltuit pe depășirea acestuia, iar leagănul oscilațiilor va scădea.

De exemplu, luați în considerare fluctuațiile corpului suspendate pe arcul fără greutate, apărut după ce corpul este respins și apoi eliberat (figura 1.2).

Smochin. 1.2.Fluctuațiile corpului la primăvară

Din partea arcului întins pe corpul acționează putere elasticăF, proporțional cu magnitudinea deplasării x:

Permanent multiplicator K a sunat rigiditate de primăvarăși depinde de mărimea și materialul său. Semnul "-" indică faptul că forța elasticității este îndreptată întotdeauna spre direcția opusă a deplasării, adică. La poziția de echilibru.

În absența fricțiunii, puterea elastică (1.4) este singura forță care acționează asupra corpului. Conform a doua lege a lui Newton (MA \u003d F):

După transferul tuturor componentelor la stânga și împărțirea pe corp (M), obținem o ecuație diferențială de oscilații libere în absența fricțiunii:

Valoarea ω 0 (1,6) a fost egală cu frecvența ciclică. Această frecvență este numită propria.

Astfel, oscilațiile libere în absența fricțiunii sunt armonice, dacă apare abaterea de la poziția de echilibru putere elastică(1.4).

Circulară propriefrecvența este principala caracteristică a oscilațiilor armonice libere. Această valoare depinde doar de proprietățile sistemului oscilant (în cazul în cauză - din greutatea corporală și rigiditatea arcului). În viitor, simbolul ω 0 va fi întotdeauna folosit pentru a desemna frecvența circulară proprie(adică frecvențe cu ale căror fluctuații în absența forței de frecare).

Amplitudine oscilații gratuitedeterminată de proprietățile sistemului oscilator (M, K) și energia raportate la acesta la momentul inițial al timpului.

În absența fricțiunii, oscilațiile gratuite aproape de armonice, apar și în alte sisteme: pendul matematic și fizic (teoria acestor probleme nu este luată în considerare) (figura 1.3).

Pendulum matematic- un corp mic (punct de material) suspendat pe un fir fără greutate (figura 1.3 a). Dacă firul este respins din poziția de echilibru la un unghi mic (până la 5 °) și eliberarea, organismul va efectua oscilații cu o perioadă determinată de formula

În cazul în care L este lungimea firului, G este accelerarea căderii libere.

Smochin. 1.3Pendulum matematic (A), pendul fizic (b)

Pendulul fizic- un corp solid care efectuează vibrații sub acțiunea gravitației în jurul axei orizontale fixe. Figura 1.3 B prezintă schematic pendulul fizic sub forma unui corp dintr-o formă arbitrară deflectă pe poziția de echilibru la unghiul α. Perioada de oscilații a pendulului fizic este descrisă prin formula

În cazul în care J este momentul inerției corpului față de axa, m-masa, H este distanța dintre centrul de greutate (punctul C) și axa suspensiei (punctul O).

Momentul inerției este valoarea în funcție de masa corpului, mărimea și poziția sa în raport cu axa de rotație. Momentul inerției este calculat prin formule speciale.

Oscilații plutitoare

Forțele de frecare care acționează în sistemele reale schimbă în mod substanțial natura mișcării: energia sistemului oscilator este în mod constant descrescătoare și fluctuațiile sau moftfie nu apar deloc.

Forța de rezistență este îndreptată spre partea opusă mișcării corpului, iar cu viteze nu sunt proporționale cu viteza:

Programul acestor oscilații este prezentat în fig. 1.4.

Ca o caracteristică a gradului de atenuare, o valoare fără dimensiuni numită diminuarea diminuării atenuăriiλ.

Smochin. 1.4.Dependența deplasării timpului cu oscilații de estompare

Logaritm de atenuare a diminuăriieste egal cu logaritmul natural pentru amplitudinea oscilației anterioare la amplitudinea oscilației ulterioare.

unde i este numărul de secvență al oscilației.

Este ușor de observat că scăderea logaritmică a atenuării este în formula

O atenuare puternică.Pentru

efectuarea condiției β ≥ Ω 0 Sistemul revine la poziția de echilibru fără a efectua oscilații. O astfel de mișcare este numită aperiodic.Figura 1.5 prezintă două modalități posibile de a reveni la poziția de echilibru în mișcare apeiodică.

Smochin. 1.5.Mișcarea apeiodică

1.3 Oscilații forțate, rezonanță

Oscilațiile gratuite în prezența forțelor de frecare se estompează. Oscilațiile nefericite pot fi create folosind o influență externă periodică.

Forţatastfel de oscilații sunt numite, în procedeul din care sistemul fluctuant este expus la o forță periodică externă (se numește forță reală).

Lăsați forța generatorului să varieze asupra legii armonice

Programul oscilațiilor forțate este prezentat în fig. 1.6.

Smochin. 1.6.Programarea deplasării timpului cu oscilații forțate

Se poate observa că amplitudinea oscilațiilor forțate atinge treptat valoarea constantă. Osilațiile forțate stabilite sunt armonioase, iar frecvența lor este egală cu frecvența forței de forță:

Amplitudinea (a) a oscilațiilor forțate stabilite este prin formula:

Rezonanţăse numește realizarea amplitudinii maxime a oscilațiilor forțate la o anumită valoare a frecvenței forței forțate.

Dacă starea (1.18) nu este îndeplinită, atunci rezonanța nu apare. În acest caz, cu o creștere a frecvenței rezistenței forțate a amplitudinii oscilațiilor forțate, scade monoton, încercând zero.

Dependența grafică a amplitudinii oscilațiilor forțate de la frecvența circulară a forței de forță la diferite valori ale coeficientului de atenuare (β1\u003e β2\u003e β3) este prezentată în fig. 1.7. O astfel de totalitate a graficelor se numește curbe rezonante.

În unele cazuri, creșterea severă a amplitudinii oscilațiilor în timpul rezonanței este periculoasă pentru rezistența sistemului. Există cazuri în care rezonanța a condus la distrugerea structurilor.

Smochin. 1.7.Curbele rezonante

1.4. Compararea proceselor vibraționale. Energia oscilațiilor armonice non-didactice

Tabelul 1.1 prezintă caracteristicile proceselor oscilatorii considerate.

Tabelul 1.1.Caracteristicile oscilațiilor gratuite și forțate

Energia oscilațiilor armonice non-didactice

Corpul care efectuează oscilații armonice are două tipuri de energie: energia cinetică a mișcării E K \u003d MV 2/2 și energia potențială E, asociată cu acțiunea forței elastice. Se știe că, sub acțiunea forței elastice (1,4), energia potențială a corpului este determinată prin formula E n \u003d кх 2/2. Pentru oscilațiile nefericite h.\u003d Un cos (ωt), iar viteza corpului este determinată prin formula v.\u003d - un ωsin (ωt). De aici, expresii sunt obținute pentru energia corpului care efectuează oscilațiile nefericite:

Energia totală a sistemului, în care apar oscilații armonice nesofisticante, este alcătuită din aceste energii și rămâne neschimbată:

Aici m este masa corpului, ω și o frecvență circulară și amplitudinea oscilațiilor, K este coeficientul de elasticitate.

1.5. Autocalbania

Există sisteme care stau reglementează reaprovizionarea periodică a energiei pierdute și, prin urmare, poate fluctua de mult timp.

Autocalbania- oscilațiile nefericite susținute de o sursă externă de energie, a căror sosire este reglementată de sistemul oscilant însuși.

Sistemele în care apar astfel de oscilații auto-oscilator.Amplitudinea și frecvența auto-oscilațiilor depind de proprietățile sistemului auto-oscilant în sine. Sistemul auto-oscilant poate fi trimis la următoarea schemă:

În acest caz, sistemul oscilant al canalului de feedback în sine afectează regulatorul de energie, informându-l despre starea sistemului.

Părerese numește impactul rezultatelor unui fel de proces asupra fluxului său.

Dacă un astfel de impact duce la o creștere a intensității procesului, feedback-ul este numit pozitiv.Dacă impactul duce la o scădere a intensității procesului, atunci feedback-ul este numit negativ.

Sistemul auto-oscilant poate fi prezent atât feedback pozitiv, cât și negativ.

Un exemplu de sistem auto-oscilator este ceasul în care pendulul primește șocuri datorită greutăților ridicate de energie sau a izvorului răsucite, iar aceste șocuri apar în acele momente când pendulul trece prin poziția de mijloc.

Un exemplu de sisteme biologice auto-oscilatorii sunt organe cum ar fi inima, plămânii.

1.6. Fluctuațiile corpului uman și înregistrarea acestora

Analiza oscilațiilor create de corpul uman sau părțile sale individuale este utilizată pe scară largă în practica medicală.

Mișcările oscilante ale corpului uman la mersul pe jos

Plimbarea este un proces complex de locomotor periodic care rezultă din activitatea coordonată a mușchilor scheletici ai corpului și a membrelor. Analiza procesului de mers pe jos oferă o mulțime de semne de diagnosticare.

O caracteristică caracteristică a mersului este frecvența poziției de referință cu un picior (o perioadă de un singur suport) sau două picioare (perioadă duală de susținere). În mod normal, raportul dintre aceste perioade este de 4: 1. La mers pe jos, există o deplasare periodică a centrului de masă (cm) de-a lungul axei verticale (în mod normal 5 cm) și deviația la partea (în mod normal 2,5 cm). În același timp, CM face mișcare de-a lungul curbei, care poate fi de aproximativ o funcție armonică (figura 1.8).

Smochin. 1.8.Deplasarea verticală a cm a corpului uman în timpul mersului pe jos

Mișcări complexe vibraționale menținând în același timp poziția verticală a corpului.

Persoana care stau vertical, fluctuațiile complexe în centrul general de masă (OCS) și centrul de presiune (CD) se opresc pe planul suportului. La analiza acestor oscilații se bazează stocianesimetria.- Metoda de evaluare a capacității unei persoane de a menține o poziție verticală. Prin reținerea proiecției de către BCM în cadrul coordonatelor frontierei zonei de sprijin. Această metodă este implementată utilizând un analizor stabilometric, partea principală a cărei parte este o stabilflatformă, pe care se află subiectul în postura verticală. Fluctuațiile efectuate de testul de testare la menținerea pozițiilor verticale sunt transmise prin stabiloplatform și sunt înregistrate de manometre speciale de tensiune. Semnalele Tensifold sunt transmise la dispozitivul de înregistrare. În același timp înregistrat sTOCILIGRAM -traiectoria deplasării CD subiectul pe plan orizontal în sistemul de coordonate bilmențe. Prin spectrul armonic sTOCIENGRAMMAS.acesta poate fi judecat pe caracteristicile de partajare în normă și cu abateri de la acesta. Această metodă vă permite să analizați indicatorii stabilității statice ale unei persoane.

Oscilațiile mecanice ale inimii

Există diverse metode de cercetare cardiacă, care se bazează pe procese periodice mecanice.

Balergartiografie(BKG) - Metoda de studiere a manifestărilor mecanice ale activității cardiace, pe baza înregistrării micrositorilor pulsului corpului datorită aruncării sângelui din ventriculele inimii în vase mari. În același timp, există un fenomen întoarcere.Corpul uman este plasat pe o platformă mobilă specială situată pe o masă masivă staționară. Platforma ca urmare a întoarcerii intră într-o mișcare complexă oscilantă. Dependența deplasării platformei cu un corp din timp se numește baleliogramă (figura 1.9), a cărei analiză permite judecarea fluxului de sânge și starea activității cardiace.

Apekskardiy.(AKG) - Metoda de înregistrare grafică a oscilațiilor pieptului cu frecvență redusă în regiunea vârfului șocului cauzat de lucrarea inimii. Înregistrarea apeixcardiogramei se efectuează, de regulă, pe electrocardiali multi-canal

Smochin. 1.9.Înregistrați ballerokardiograma

jaf de jaf cu ajutorul unui senzor piezocristalină, care este un traductor al oscilațiilor mecanice la electrice. Înainte de înregistrarea pe peretele frontal al pieptului palpatorial, determinați punctul maxim de rupere (împingerea de sus), în care se fixează senzorul. Acordul este construit automat de semnalele senzorilor. O analiză de amplitudine a AKG este efectuată - comparați amplitudinile curbei la diferite faze ale inimii inimii cu o abatere maximă de la linia zero - segmentul EO luat pentru 100%. Figura 1.10 prezintă o adexcardiogramă.

Smochin. 1.10.Înregistrarea apeixcardiogramei

Kintocardiografie(KKG) - o metodă de înregistrare a vibrațiilor de frecvență redusă a peretelui pieptului, datorită activității cardiace. Kinetocardiograma diferă de apexcardiogramă: Primul rezolvă înregistrarea mișcărilor absolute ale peretelui toracic în spațiu, al doilea registrele oscilațiile interclonării față de coaste. În această metodă se determină mișcarea (KKG X), rata de mișcare (KKG V), precum și accelerarea (kkg a) pentru oscilațiile pieptului. Figura 1.11 prezintă o comparație a diferitelor kinetocardiograme.

Smochin. 1.11.Înregistrați deplasarea (X), viteza (V), viteza, accelerația (i)

Dinamocardiografie(DCG) este o metodă de evaluare a mișcării centrului de greutate al pieptului. Dynamocardiograf vă permite să vă înregistrați forțele care acționează pe partea pieptului uman. Pentru a înregistra dinamocardiograma, pacientul este situat pe masa situată pe spate. Sub piept este un dispozitiv de percepție, care constă din două plăci metalice rigide, cu o dimensiune de 30x30 cm, între elementele elastice cu manometrele de tensiune sunt situate pe ele. Schimbarea periodică a amplorii și a locului de aplicare, sarcina care acționează pe dispozitivul de percepere este compusă din trei componente: 1) componenta constantă este masa pieptului; 2) variabila - efectul mecanic al mișcărilor respiratorii; 3) Procesele mecanice variabile care însoțesc abrevierea cardiacă.

Înregistrarea dinamocardiogramei se desfășoară cu întârzierea respirației sub anchetatori în două direcții: în raport cu axa longitudinală și transversală a dispozitivului perceptor. O comparație a diferitelor dinamocardiograme este prezentată în fig. 1.12.

Seismocardiografiepe baza înregistrării fluctuațiilor mecanice ale corpului uman cauzată de activitatea inimii. În această metodă, cu ajutorul senzorilor instalați în domeniul bazei procesului în formă de sabie, un impuls de inimă este înregistrat datorită activității mecanice a inimii în timpul perioadei de reducere. În același timp, procesele legate de activitățile mecanoreceptorilor de țesuturi ale canalului vascular, activând atunci când apar o scădere a volumului sângelui circulant. Seismocardius formează forma oscilațiilor de stern.

Smochin. 1.12.Înregistrați longitudinalul normal (A) și transversal (B) dinamocardiograme

Vibrații

Introducerea largă a diferitelor mașini și mecanisme la viața umană crește productivitatea. Cu toate acestea, activitatea multor mecanisme este asociată cu apariția vibrațiilor care sunt transmise unei persoane și au un efect dăunător asupra acestuia.

Vibrații- Fluctuațiile forțate în organism, la care întregul corp fluctuează ca un întreg, fie părțile sale individuale cu amplitudini și frecvențe diferite.

O persoană se confruntă în mod constant de diferite tipuri de efecte de vibrație în transport, în producție, în viața de zi cu zi. Oscilațiile care au apărut în orice loc al corpului (de exemplu, o mână de lucru care deține un jackhammer), răspândită în întregul corp sub formă de valuri elastice. Aceste valuri sunt cauzate în țesuturile variabilelor corpului de deformare a diferitelor tipuri (compresie, întindere, schimbare, îndoire). Efectul vibrațiilor pe persoană se datorează multor factori care caracterizează vibrațiile: frecvența (spectrul de frecvență, frecvența principală), amplitudinea, viteza și accelerația punctului oscilant, energia proceselor oscilatorii.

Impactul prelungit al vibrațiilor determină încălcări persistente ale funcțiilor fiziologice normale în organism. Poate apărea o "boală vibrațională". Această boală duce la o serie de tulburări grave în corpul uman.

Influența pe care vibrațiile se află pe corp depinde de intensitatea, frecvența, durata vibrațiilor, locațiile aplicației și direcției spre corp, poziția, precum și de starea persoanei și a caracteristicilor sale individuale.

Oscilațiile cu o frecvență de 3-5 Hz determină reacția aparatului vestibular, tulburările vasculare. La frecvențele de 3-15 Hz, tulburările sunt observate asociate cu oscilațiile rezonante ale organelor individuale (ficat, stomac, cap) și corpul în ansamblu. Oscilațiile cu frecvențe de 11-45 Hz provoacă insuficiență, greață, vărsături. La frecvențele care depășesc 45 Hz, există deteriorări ale navelor creierului, o încălcare a circulației sângelui etc. Figura 1.13 prezintă câmpurile frecvențelor de vibrații care au un efect dăunător asupra persoanei și asupra sistemului organelor sale.

Smochin. 1.13.Zonele de frecvență ale efectelor nocive ale vibrațiilor pe persoană

În același timp, în unele cazuri, vibrațiile sunt utilizate în medicină. De exemplu, cu ajutorul unui vibrator special, dentistul pregătește amalgamul. Utilizarea dispozitivelor de vibrații de înaltă frecvență permite forate în dinți o gaură de formă complexă.

Vibrația este utilizată și cu masaj. Cu masajul manual, țesăturile mastabile sunt date într-o mișcare oscilantă cu mâinile masseurului. Cu masaj hardware, se utilizează vibratoare, în care sfaturile diferitelor forme sunt folosite pentru a transmite corpul mișcărilor oscilante. Dispozitivele de vibrații sunt împărțite în aparate pentru vibrații generale, cauzând agitarea întregului corp (scaunul vibrațiilor "," pat "," platformă "etc.) și dispozitive de impact vibraționale locale pentru părțile individuale ale corpului.

Mecanoterapie

În educația fizică terapeutică (LFC), sunt utilizați simulatoare, pe care se efectuează mișcările oscilale ale diferitelor părți ale corpului uman. Acestea sunt folosite în mechenoterapie -forma exercițiului, una dintre sarcinile care este implementarea de exerciții fizice repetate de dozare, repetate ritmic pentru a instrui sau restabili mobilitatea în articulațiile de pe dispozitivele de tip pendul. Baza acestor dispozitive este echilibrarea (de la FR. echilibrist.- leagăn, echilibrând) pendulul, care este o pârghie de biscuiți, efectuând mișcări oscilator (oscilante) lângă axa staționară.

1.7. Concepte și formule de bază

Continuarea mesei

Continuarea mesei

Terminarea tabelului

1.8. Sarcini

1. Creați exemple de sisteme oscilatorii umane.

2. Într-un adult, inima face 70 de tăieturi pe minut. Determinați: a) frecvența abrevierilor; b) Numărul de reduceri de 50 de ani

Răspuns:a) 1,17 Hz; b) 1.84x10 9.

3. Ce lungime ar trebui pendulul matematic, astfel încât oscilațiile sale să fie egale cu o secundă?

4. Tija subțire omogenă dreaptă de 1 m este suspendată pentru capătul de pe axă. Determinați: a) Care este perioada oscilațiilor sale (mici)? b) Care este durata unui pendul matematic care are aceeași perioadă de oscilații?

5. Corpul cântărind 1 kg face oscilațiile prin Legea X \u003d 0,42 COS (7.40T), unde T este măsurat în secunde și x - în metri. Găsiți: a) amplitudinea; b) frecvența; c) energia completă; d) energia cinetică și potențială la x \u003d 0,16 m.

6. Evaluați viteza cu care o persoană merge cu o lungime pas l.\u003d 0,65 m. Lungimea piciorului L \u003d 0,8 m; Centrul de greutate se află la o distanță de H \u003d 0,5 m de la picior. Pentru momentul inerției, picioarele referitoare la îmbinarea șoldului utilizează formula I \u003d 0,2 ml 2.

7. Cum puteți determina masa unui mic corp la bordul stației spațiale, dacă aveți un ceas, un izvor și un set de greutăți?

8. Amplitudinea oscilațiilor de estompare scade pentru 10 oscilații cu 1/10 parte a valorii inițiale. Perioada de oscilații t \u003d 0,4 s. Determinați coeficientul de diminuare logaritmică și atenuare.