Page 124 - 6374

Другою характерною особливістю автоколивальних систем є така. Надходження

енергії через клапан після встановлення автоколивань точно дорівнює її втраті. Якщо в
початковий момент амплітуда коливань така, що втрата енергії більша, ніж її надходження

через клапан, то амплітуда зменшується доти, поки не встановиться рівність втрати і надход-

ження енергії. Навпаки, якщо амплітуда мала і надходження енергії перевищує її витрачання,
амплітуда зростає. Таким чином, амплітуда і частота автоколивань, які встановлюються,

визначаються лише параметрами самої системи. Це відрізняє автоколивання від власних
коливань, для яких амплітуда задається початковим відхиленням. З цією властивістю

пов’язана третя характерна особливість більшості автоколивальних систем, яку теж можна
розглянути на прикладі годинникового механізму. Від маятника в механізм надходять слабкі

коливання, а повертаються назад значно сильніші, тобто механізм їх підсилив за рахунок

енергії джерела і повернув маятнику. Це дуже важлива обставина для автоколивальної
системи. Якщо під впливом деякого випадкового поштовху система хоча б дуже мало

відхилиться від положення рівноваги, це відхилення зростатиме – відбувається так зване
самозбудження автоколивань. Якщо втрати на тертя в автоколивальній системі малі, то

надходження енергії, необхідної для підтримання коливань незмінними, також мале.
Автоколивання відбуваються майже так само, як власні коливання. Вони близькі за формою

до гармонічних, а частота їх майже збігається з власною частотою коливальної системи.

У той час, як частота змушених коливань збігається з частотою зовнішньої сили, а
амплітуда коливань залежить від амплітуди цієї сили, частота й амплітуда автоколивань

визначаються властивостями самої системи. Автоколивання відрізняються і від вільних

коливань тим, що, по-перше, вони не загасають з часом, і, по-друге, їх амплітуда не залежить
від значення початкового короткочасного впливу («поштовху»), який збуджує коливання.

8.4. Релаксаційні коливання. Ці коливання є частинним випадком автоколивань,
однак характер зміни величин з часом досить своєрідний: протягом порівняно тривалого

часу в системі повільно накопичуються зміни, потім дуже різко, майже стрибкоподібно,
відбувається зміна її стану і вона повертається в початковий стан; потім знову

накопичуються повільні зміни і т.д.

Відомий з давніх часів приклад таких коливань показано на рис. 8a. В посудину
введена широка трубка-сифон, по якій вода може витікати з посудини. Наливається в

посудину вода з крану тонким струменем. Завдяки цьому рівень води в посудині повільно
підвищується. Коли рівень досягає нижньої стінки сифонної трубки в її верхній частині

(висота ), вода почне переливатися назовні, захоплює за собою повітря і заповнює увесь
2
переріз сифона у верхній частині.