自然界で観測されるすべての現象は、何らかの刺激によって駆動されます。車の動きから惑星の回転まで、観測されたすべての動きは力の適用の直接的な結果です。力を入れないとどんな仕事もできない。しかし、力は動きをもたらすだけでなく、動きを遅くするためにも使用されます。
減衰力は、動きを減速または軽減するために適用される種類の力です。減衰力は、自然界または実験に存在するほとんど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、エンティティの動きを理解するだけでなく、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ためにも重要です。
減衰力とは?
前に説明したように、減衰力は、動きを遅くしたり止めたりするために使用される特別な種類の力です。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でのみ機能するということです。これは、機械的性質または電気的性質の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。
振動系における減衰力の目的は、振動の周波数を下げるか、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。このようなシステムは、古典力学で可能です。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。
ダンピングのレベル
システムで発生する減衰にはさまざまなレベルがあります。
減衰なし
発生する振動でエネルギーが失われないような方法で振動する振動系は、系に作用する減衰力がないため、非減衰系と呼ばれます。このようなシステムは、止まることなく無限に振動し続けます。
ダンピング不足
完全に減衰しない振動系はあり得ません。振動系には常に減衰力が作用します。この減衰力が、振動が徐々にゼロ振動に近づくようなものである場合、振動システムは減衰不足であると言われます。減衰不足のシステムでは、振動体はその開始位置を複数回通過する可能性がありますが、振動するたびにエネルギーを失い、最終的に振動を停止します。
非常に減衰
多くの場合、体を振動させたらすぐに体を休ませる必要があります。たとえば、自転車がスピード バンプを通過すると、サスペンションが振動し始めますが、しばらくすると停止します。物体が振動を開始するとすぐに物体の振動が停止するような減衰を実現するには、システムを臨界的に減衰させる必要があります。自転車の例では、サスペンションは、機械的に、またはサスペンションが長時間振動するのを防ぐ粘性液体を追加することによって、非常に減衰されます。
過減衰
適切なダンピングを備えたドアを非常に強くスイングすると、ドアが後ろにスイングすることなくスムーズに閉まることがわかります。振動体がその振動の開始点を決して横切らないような方法で振動システムが減衰される場合、そのシステムは過減衰であると言われます。過減衰システムでは、振動は一定期間継続しますが、振動の振幅は常に初期振幅よりも小さくなります。オーバーダンピングとクリティカル ダンピングの違いは、クリティカル ダンピングは振動をまったく発生させないことに重点を置いているのに対し、オーバーダンピングは振動の振幅を急激に減少させることに重点を置いていることです。
減衰力の例
システムで発生する減衰力にはさまざまな種類がありますが、最もよく観察されるのは次のとおりです。
機械的減衰力
交流システムの場合、振動は通過する電流の極性に関して発生しています。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。
粘性減衰力
自転車のサスペンションなどの多くの振動システムでは、非常に粘性の高い液体の助けを借りて減衰効果が誘発されます。粘性液体では、摩擦と同じ働きをする粘性抗力が観察されます。振動する物体に粘性抵抗がかかると、物体の運動エネルギーは、振動する物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費されます。粘性抵抗はしばしば振動システムを過度に減衰させ、その結果、振動が急速にゼロにまで減衰します。
電気減衰力
交流システムの場合、振動は通過する電流の極性に関して発生しています。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散逸します。
結論
減衰力は、動きを遅くしたり止めたりするために使用される特別な種類の力です。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でのみ機能するということです。これは、機械的性質または電気的性質の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。
振動系は、非減衰、減衰不足、臨界減衰、または減衰過剰の場合があります。減衰力の最もよく観察される例は、機械的減衰力、粘性減衰力、電気的減衰力、および電磁減衰力です。
