Η τεχνολογική πρόοδος πραγματοποιείται μέσω της μελέτης φυσικών φαινομένων, ανακαλύψεων στο κβαντικό πεδίο και άλλων πεδίων. Παράλληλα, εφευρίσκονται νέες συσκευές και συσκευές, μέσω των οποίων είναι δυνατή η διεξαγωγή διαφόρων μελετών και η εξήγηση των φαινομένων του μικροκόσμου. Ένας από αυτούς τους μηχανισμούς είναι ο αρμονικός ταλαντωτής, η αρχή του οποίου ήταν γνωστή ακόμη και από εκπροσώπους των αρχαίων πολιτισμών.
Η συσκευή και οι τύποι της
Ο αρμονικός ταλαντωτής είναι ένα μηχανικό σύστημα σε κίνηση, το οποίο περιγράφεται από μια γραμμική διαφορική εξίσωση με συντελεστές σταθερής τιμής. Τα πιο απλά παραδείγματα τέτοιων συσκευών είναι ένα βάρος σε ένα ελατήριο, ένα εκκρεμές, ακουστικά συστήματα, η κίνηση μοριακών σωματιδίων κ.λπ.
Μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθοι τύποι αυτής της συσκευής υπό όρους:
-
γραμμικός αρμονικός ταλαντωτής Απλός αρμονικός ταλαντωτής - εδώτο σύστημα, όταν αφαιρείται από θέση ηρεμίας, βρίσκεται υπό την επίδραση μιας δύναμης F, η οποία μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο F=-kx, όπου k είναι ο συντελεστής ακαμψίας αυτού του συστήματος, x είναι η μετατόπιση. Σε αυτήν την περίπτωση, το F είναι το μόνο στοιχείο που επηρεάζει τις ταλαντώσεις.
- Γραμμικός αρμονικός ταλαντωτής - εδώ η κίνηση συμβαίνει σε ένα επίπεδο κατά μήκος μιας ευθείας διαδρομής. Αυτό το σύστημα ονομάζεται επίσης μονοδιάστατο, οι ταλαντώσεις εκτελούνται υπό τη δράση μιας δύναμης οιονεί ελαστικής φύσης.
- Μοντέλο απόσβεσης - εδώ το σύστημα επηρεάζεται επίσης από τη δύναμη τριβής, η οποία στρέφεται ενάντια στην κίνηση και δρα ανάλογα με την ταχύτητα αυτής της ταλάντωσης. Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία απόσβεσης χαρακτηρίζεται συνήθως από μια παράμετρο που δεν έχει διάσταση και ονομάζεται παράγοντας ποιότητας. Αυτή η τιμή είναι μια ιδιότητα του συστήματος που καθορίζει τον λόγο του αποθεματικού ενέργειας προς τις απώλειές του σε μια περίοδο ταλάντωσης.
Χρήση της συσκευής
Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς, κυρίως για τη μελέτη της φύσης των ταλαντωτικών συστημάτων. Ο κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής χρησιμοποιείται για τη μελέτη της συμπεριφοράς των στοιχείων φωτονίων. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τομείς. Έτσι, φυσικοί από το Αμερικανικό Ινστιτούτο ανακάλυψαν ότι τα άτομα βηρυλλίου, που βρίσκονται σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις μεταξύ τους, μπορούν να αλληλεπιδράσουν σε κβαντικό επίπεδο. Ταυτόχρονα, η συμπεριφορά αυτών των σωματιδίων είναι παρόμοια με τα σώματα (μεταλλικές μπάλες) στον μακρόκοσμο, που κινούνται με σειρά εμπρός-επιστροφής, παρόμοια με έναν αρμονικό ταλαντωτή. ιόντωντο βηρύλλιο, παρά τις φυσικώς μεγάλες αποστάσεις, αντάλλαξε τις μικρότερες μονάδες ενέργειας (κβάντα). Αυτή η ανακάλυψη καθιστά δυνατή τη σημαντική πρόοδο των τεχνολογιών πληροφορικής και παρέχει επίσης μια νέα λύση στην παραγωγή εξοπλισμού ηλεκτρονικών υπολογιστών και ηλεκτρονικών ειδών.
Ο αρμονικός ταλαντωτής χρησιμοποιείται στην αξιολόγηση μουσικών έργων. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται φασματοσκοπική εξέταση. Ταυτόχρονα, διαπιστώθηκε ότι το πιο σταθερό σύστημα είναι μια σύνθεση τεσσάρων μουσικών (ένα κουαρτέτο). Και τα σύγχρονα έργα είναι ως επί το πλείστον αναρμονικά.
