Schwingung ist die wiederholende Schwankung, normalerweise rechtzeitig, von einem Maß über einen Hauptwert (häufig ein Punkt des Gleichgewichts) oder zwischen zwei oder mehr verschiedenen Staaten. Vertraute Beispiele schließen ein schwingendes Pendel und AC Macht ein. Der Begriff Vibrieren wird manchmal mehr mit knapper Not gebraucht, um eine mechanische Schwingung zu bedeuten, aber wird manchmal verwendet, um mit "der Schwingung" synonymisch zu sein. Schwingungen kommen nicht nur in physischen Systemen sondern auch in biologischen Systemen und in der menschlichen Gesellschaft vor.

Einfacher harmonischer Oszillator

Das einfachste mechanische schwingende System ist eine Masse, die einem geradlinigen Frühlingsthema keinen anderen Kräften beigefügt ist. Solch einem System kann auf einem Lufttisch oder Eisoberfläche näher gekommen werden. Das System ist in einem Gleichgewicht-Staat, wenn der Frühling statisch ist. Wenn das System vom Gleichgewicht versetzt wird, gibt es eine Nettowiederherstellungskraft auf der Masse, dazu neigend, es dem Gleichgewicht zurückzubringen. Jedoch, im Bewegen der Masse zurück zur Gleichgewicht-Position, hat es Schwung erworben, der es behält, sich außer dieser Position bewegend, eine neue Wiederherstellungskraft im entgegengesetzten Sinn gründend. Wenn eine unveränderliche Kraft wie Ernst zum System hinzugefügt wird, wird der Punkt des Gleichgewichts ausgewechselt. Die für eine Schwingung genommene Zeit, um vorzukommen, wird häufig die Schwingungsperiode genannt.

Die spezifischen Triebkräfte dieses Frühlingsmassensystems werden mathematisch durch den einfachen harmonischen Oszillator beschrieben, und die regelmäßige periodische Bewegung ist als einfache harmonische Bewegung bekannt. Im Frühlingsmassensystem kommen Schwingungen vor, weil, an der statischen Gleichgewicht-Versetzung, die Masse kinetische Energie hat, die in die potenzielle Energie versorgt im Frühling an den Extremen seines Pfads umgewandelt wird. Das Frühlingsmassensystem illustriert einige gemeinsame Merkmale der Schwingung, nämlich der Existenz eines Gleichgewichts und der Anwesenheit einer Wiederherstellungskraft, die stärker weiter wächst, das System geht vom Gleichgewicht ab.

Befeuchtete und gesteuerte Schwingungen

Alle wirklichen Oszillator-Systeme sind thermodynamisch irreversibel. Das bedeutet, dass es Dissipative-Prozesse wie Reibung oder elektrischer Widerstand gibt, die ständig etwas von der Energie umwandeln, die im Oszillator in die Hitze in der Umgebung versorgt ist. Das wird genannt befeuchtend. So neigen Schwingungen dazu, mit der Zeit zu verfallen, wenn es eine Nettoenergiequelle ins System nicht gibt. Die einfachste Beschreibung dieses Zerfall-Prozesses kann durch den Schwingungszerfall des harmonischen Oszillators illustriert werden.

Außerdem kann ein schwingendes System einer Außenkraft, als unterworfen sein, wenn ein AC Stromkreis mit einer Außenmacht-Quelle verbunden wird. In diesem Fall, wie man sagt, wird die Schwingung gesteuert.

Einige Systeme können durch die Energieübertragung von der Umgebung aufgeregt sein. Diese Übertragung kommt normalerweise vor, wo Systeme in einer Flüssigkeitsströmung eingebettet werden. Zum Beispiel kommt das Phänomen des Flatterns in der Aerodynamik vor, wenn eine willkürlich kleine Versetzung eines Flugzeugsflügels (von seinem Gleichgewicht) auf eine Zunahme im Winkel des Angriffs des Flügels auf dem Luftstrom und eine folgenreiche Zunahme im Liftkoeffizienten hinausläuft, zu einer noch größeren Versetzung führend. An genug großen Versetzungen herrscht die Steifkeit des Flügels vor, um die Wiederherstellungskraft zur Verfügung zu stellen, die eine Schwingung ermöglicht.

Verbundene Schwingungen

Der harmonische Oszillator und die Systeme, die es modelliert, haben einen einzelnen Grad der Freiheit. Mehr komplizierte Systeme haben mehr Grade der Freiheit, zum Beispiel zwei Massen und drei Frühlinge (jede Masse, die festen Punkten und einander wird beifügt). In solchen Fällen, dem Verhalten jeder Variable Einflüsse dieser von anderen. Das führt zu einer Kopplung der Schwingungen der individuellen Grade der Freiheit. Zum Beispiel werden zwei Pendel-Uhren (der identischen Frequenz) bestiegen auf einer allgemeinen Wand dazu neigen gleichzeitig zu sein. Dieses Phänomen wurde zuerst von Christiaan Huygens 1665 beobachtet. Die offenbaren Bewegungen der zusammengesetzten Schwingungen scheinen normalerweise sehr kompliziert, aber eine mehr wirtschaftliche, rechenbetont einfachere und begrifflich tiefere Beschreibung wird durch die Auflösung der Bewegung in normale Weisen gegeben.

Speziellere Fälle sind die verbundenen Oszillatoren, wo die Energie zwischen zwei Formen der Schwingung abwechselt. Wohl bekannt ist das Pendel von Wilberforce, wo die Schwingung zwischen einer Verlängerung eines vertikalen Frühlings und der Folge eines Gegenstands am Ende dieses Frühlings abwechselt.

Dauernde Systeme - Wellen

Da die Zahl von Graden der Freiheit willkürlich groß wird, nähert sich ein System Kontinuität; Beispiele schließen eine Schnur oder die Oberfläche einer Wassermasse ein. Solche Systeme haben (in der klassischen Grenze) eine unendliche Zahl von normalen Weisen und ihren Schwingungen kommt in der Form von Wellen vor, die sich charakteristisch fortpflanzen können.

Beispiele

Mechanisch

• Doppeltes Pendel
• Pendel von Foucault
• Resonator von Helmholtz
• Schwingungen an der Sonne (helioseismology), Sterne (asteroseismology) und Neutronenstern-Schwingungen.
• Quant harmonischer Oszillator
• Spielplatz-Schwingen
• Saiteninstrumente
• Vibrieren von Torsional
• Stimmgabel
• Das Vibrieren der Schnur
• Pendel von Wilberforce
• Hebel-Hemmung

Elektrisch

• Wechselstrom
• Armstrong (oder Tickler oder Meissner) Oszillator
• Astabiler Mehrvibrator
• Das Blockieren des Oszillators
• Butler-Oszillator
• Oszillator von Clapp
• Oszillator von Colpitts
• Verzögerungslinienoszillator
• Dow (oder Ultraaudion) Oszillator
• Elektronischer Oszillator
• Oszillator von Hartley
• Oscillistor
• Durchstoßen Sie Oszillator
• Entspannungsoszillator
• RLC Stromkreis
• Oszillator von Royer
• Vačkář Oszillator
• Oszillator der Wien Bridge

Elektromechanisch

• Kristalloszillator
• Lautsprecher
• Mikrofon

Optisch

• Laser (Schwingung des elektromagnetischen Feldes mit der Frequenz der Ordnung 10 Hz)
• Oszillator Toda oder Selbstherzschlag (Herzschlag der Produktionsmacht des Lasers an Frequenzen 10 Hz - 10 Hz im vergänglichen Regime)
• Quant-Oszillator kann sich auf einen optischen lokalen Oszillator, sowie auf ein übliches Modell in der Quant-Optik beziehen.

Biologisch

• Rhythmus von Circadian
• Oszillator von Circadian
• Lotka-Volterra Gleichung
• Nervenschwingung
• Schwingendes Gen
• Segmentationsoszillator

Mensch

• Insulin-Ausgabe-Schwingungen
• gonadotropin Ausgabe von Hormonherzschlägen
• Versuchsveranlasste Schwingung
• Stimmenproduktion

Wirtschaftlich und sozial

• Konjunkturzyklus
• Generationsunterschied
• Malthusvolkswirtschaft
• Nachrichtenzyklus

Klima und Geophysik

• Der Atlantik multidecadal Schwingung
• Krämer-Wackeln
• Klimaschwingung
• El Niño-Southern Oscillation
• Der Pazifik decadal Schwingung
• Quasizweijährliche Schwingung

Astrophysik

• Neutronensterne
• Zyklisches Modell

Mechanisches Quant

• Neutrino-Schwingungen

Chemisch

• Belousov-Zhabotinsky Reaktion
• Quecksilberschlagen-Herz
• Briggs-Rauscher Reaktion
• Reaktion des Schreis-Liebhafsky

Siehe auch

• Schlagen Sie (Akustik)
• BIBO Stabilität
• Kritische Geschwindigkeit
• Zyklus (Musik)
• Dynamisches System
• Erdbeben-Technik
• Feed-Back
• Frequenz
• Schwingung (Mathematik)
• Oszillator-Phase-Geräusch
• Periodische Funktion
• Phase-Geräusch
• Erwiderung der Bewegung
• Resonator
• Rhythmus
• Seasonality
• Selbstaufregende Schwingung
• Selbst Schwingung
• Signalgenerator
• Fremder attractor
• Strukturstabilität
• Abgestimmter Massendämpfer
• Vibrieren
• Vibrator (mechanischer)

Links

• Vibrationen - ein Kapitel aus einem Online-Lehrbuch