Реферат з фізики

Резонанс. Використання резонансу в техніці і подолання його.

Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань у випадку, коли

частота зміни зовнішньої сили, яка діє на систему, збігається з частотою

вільних коливань, називається резонансом (від латинського слова reѕonanѕ

— той, що відгукується), а відповідна частота - резонансною частотою.

(мал. 1)

Будь-яке пружне тіло: міст, станина машини, її вал, корпус корабля чи

крила літака є коливальною системою і характеризується власними

частотами коливань. Робота багатьох машин, механізмів, верстатів,

будинків та інших споруд супроводжується виникненням сил, які періодично

змінюються і за напрямом, і за значенням. Так, у поршневих машинах, до

яких належать двигуни внутрішнього згоряння і парові машини, внаслідок

зворотно-поступального руху деяких частин (наприклад, поршня), вихлопу

газу чи пари виникають періодично збуджуючі сили. Ротори турбін, вали

машин тощо практично неможливо центрувати абсолютно точно. Тому під час

обертання ротора чи вала на нього діє не зрівноважена періодична сила,

збуджуючи коливання. Якщо частота змін напряму сили збігається з власною

частотою вільних коливань машини, то амплітуда коливань машини може

зрости настільки, що це призведе до її руйнування, хоча напруження в

матеріалі і не перевищує межі міцності при статичних навантаженнях. Річ

у тім, що залізо, сталь та інші матеріали у випадку змінних навантажень

швидше чи повільніше втрачають міцність, після чого раптово руйнуються.

Вимушені коливання може здійснювати не лише машина в цілому, а й, що

небезпечніше, окремі її частини: диски й лопатки турбін, крила й

оперення літаків, колінчасті вали двигунів, лопасті гвинтів пароплавів

тощо. подібні коливання, якщо не вжити запобіжних заходів, внаслідок

виникнення резонансу можуть стати причиною розладу роботи механізму,

його руйнування, а іноді й небезпечних аварій. Статистика свідчить, що

близько 80 % руйнувань і аварій у машинобудуванні наслідком

неприпустимих резонансних коливань. Тому інженери прагнуть так

конструювати ту чи іншу установку, машину або споруду, щоб не виникало

різких резонансних явищ ні в установці чи машині, ні в її окремих

частинах.

Шкідливі прояви резонансу доводиться долати підчас обробки металів

різанням. За певних режимів різання на металорізальних верстатах

збуджуються коливання інструменту й оброблюваної деталі, що є шкідливим

для верстатів, і для оброблюваних виробів. Якщо не усунути причину

виникнення цих коливань, то погіршується якість обробки деталей,

точність виготовлення виробів, швидше зношується верстат тощо.

У будівельній справі також багато уваги приділяють запобіганню

виникнення резонансу. Будівлі, в яких встановлені швидкохідні машини,

двигуни й верстати, фундаменти й перекриття їх, повинні бути споруджені

так, щоб виключити можливість збудження коливань із частотою, яка

дорівнює або близька до частоти коливань машини.

Надзвичайно важливим є запобігання виникнення резонансу під час

конструювання й експлуатації всіх видів сучасного транспорту. Так,.