自然界で観察されるすべての現象は、常に何らかの刺激によって引き起こされてきました。移動する乗り物から惑星の動きや回転まで、観測可能なすべての動きは、力の適用に直接的または間接的に関連しています。力を加えなければ、どんな仕事もできなかったでしょう。しかし、運動をもたらすためだけに力が働いているわけではありません。動きも止まります。
減衰力とは?
減衰力は、動きを減速または停止させるために使用される特定の種類の力です。重要な点は、減衰力は振動運動または振動性を示すシステムにのみ作用するということです。これは、本質的に機械的または電気的な振動を制限する力です。減衰力によって引き起こされる減衰効果は、エネルギーの散逸によるものです。
振動システムにおける減衰力の目的は、その振動の振幅を減少させるか、振動が起こらないようにすることです。減衰は、減衰力によって引き起こされる効果であり、ほとんどすべてのシステムで発生します。システムで減衰が発生しないようにするには、力の振動運動に対抗する力がないようにする必要があります。適用されるすべての力は応答を受け取り、この応答は減衰力として機能します。
ダンピングの影響は?
減衰力は、振動体の振動運動を遅くする役割を果たしますが、減衰力は正確にはどのような影響を与えるのでしょうか?見てみましょう。
減衰力による振幅の減少
これは、減衰力の最も明白な効果です。振幅は、振動運動が発生する程度を示します。振動系の振幅は、振動系に蓄えられたエネルギーを示します。したがって、減衰力が振動システムに影響を与えると、システムのエネルギーが減少し、その結果、振動の振幅が減少します。振幅の減少は、システムに適用される減衰力のレベルに応じて、徐々にまたは非常に急激になります。理想的なシステムでは、振動システムの振幅は変化しませんが、これを物理世界で再現することはできません。
減衰力による角速度の変化
振動子のエネルギーは、振動体の角速度にも見られます。これは、システムのエネルギーが変化すると、振動が発生する角速度も変化することを意味します。これは、システムに適用される減衰力が増加すると、振動システムの総エネルギーが散逸し、システムの角速度が変化するという事実によってさらに強化されます。
減衰力の種類
システムにはさまざまな種類の減衰力が発生する可能性があります。最も観察されたものを以下に示します。
機械的減衰力
これは、機械力の使用によって物体の振動が減衰した例です。これらの減衰力は機械的減衰力と呼ばれ、これらの減衰効果は機械的減衰と呼ばれます。観測可能な最大の機械的減衰力は摩擦です。これは通常、振動する物体の機械的運動を熱に変換してから放散することを伴い、物体の運動エネルギーを減少させます。
粘性減衰力
ばね荷重やタイヤなどのほとんどの振動システムでは、減衰効果は非常に粘性の高い流体を必要として適用されます。粘性流体では、摩擦と同じ粘性抗力が観測されます。振動体が粘性抵抗を受けると、その特定の物体の運動エネルギーは、同じ振動体が空気中に置かれた場合よりもはるかに速い速度で消散します。ほとんどの場合、粘性抵抗によってシステムが過度に減衰され、振動が急速にゼロになります。
電気減衰力
交流システムでは、通過する電流の極性に関して振動が発生します。電流のこれらの振動は、抵抗器によって提供される減衰力によって対抗されます。それらは、電流によって運ばれるエネルギーを熱の形で放散するため、レシーバーが受け取る実際のエネルギーが減少します。
電磁減衰力
放射減衰は電磁減衰力によって観測され、通常は素粒子で観測されます。たとえば、電子が励起されると、振動が始まります。この振動が始まると、電子の機械的エネルギーが電磁波の形で消散します。
結論
減衰力は、動きを遅くするために適用される力です。減衰力は、自然界に存在するほぼすべてのシステムに存在します。減衰力の影響を理解することは、実体の動きを理解し、実験の寿命、つまり外部からのサポートなしで実験がどれくらい続くかを予測する上で不可欠です。
振動系の振幅は、振動系に蓄えられたエネルギーを示します。したがって、減衰力が振動システムに影響を与えると、システムのエネルギーが減少し、結果として振動の振幅が減少します。また、システムに適用される減衰力が増加すると、振動システムの総エネルギーが散逸し、システムの角速度が変化することも観察されています。
