Вільні і вимушені коливання

Коливання, які відбуваються з постійною в часі амплітудою, називаються незатухаючими коливаннями.

Прикладами таких коливань служать коливання математичного і пружинного маятників, які відбуваються в відсутність сил тертя.

Коливання, які викликані короткочасним зовнішнім збудженням, називаються вільними, або власними. Вони відбуваються під дією внутрішніх сил, які виникають в самій системі.

Власні коливання – це коливання, які відбуваються за відсутності зовнішніх впливів на систему. Вони відбуваються зі строго визначеною частотою, яка називається частотою власних коливань системи.

Ця частота залежить тільки від параметрів системи. Прикладами таких коливань можуть служити коливання математичного і пружинного маятників.

В будь-якій реальній системі завжди присутні сили тертя (опору), тому механічна енергія системи буде з часом зменшуватися, переходячи в теплоту. Разом з тим, спад повної енергії означає і зменшення амплітуди коливань.

Коливання, амплітуда яких зменшується з плином часу внаслідок втрати енергії коливальної системою, називаються затухаючими коливаннями.

Затухаючі коливання

Зменшення механічної енергії системи (перетворення її в теплоту) відбувається внаслідок тертя і опору навколишнього середовища.

При малих втратах енергії коливання можна вважати періодичними і користуватися такими поняттями, такими як:

  • період;
  • частота.

Так, наприклад, період – це проміжок часу між двома послідовними максимумами коливальної фізичної величини.

Будь-які власні коливання в реальній системі рано чи пізно загасають.

Щоб коливання не загасали необхідний вплив зовнішньої сили. Однак, не всяка зовнішня сила змушує систему рухатися періодично. Ми ніколи не зможемо розгойдати гойдалки, якщо буде діяти на них з постійною за модулем і напрямком силою. Зовнішня сила теж повинна бути періодичною.

Коливання тіл під дією зовнішньої періодичної сили називають вимушеними, а сила – змушуючою.

Експерименти показують, що частота сталих вимушених коливань завжди дорівнює частоті змушуючої сили.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Ідеальна рідина