Физика. Раздел 1. Механические колебания и волны

Глава 1. Механические колебания

Колебаниями называют движения или процессы, характеризующиеся той или иной степенью повторяемости во времени.

Таким свойством могут обладать явления и процессы различной природы: механической, электрической, тепловой, биологической. Например, меняют положение в пространстве маятник часов, струны музыкальных инструментов, изменяются величины напряжения в электрическом контуре и суточная температура воздуха, сокращается сердечная мышца, возникают нервные импульсы.

Всем колебаниям независимо от их природы присущи некоторые общие закономерности.

Одним из видов колебаний являются механические колебания. В зависимости от характера воздействия на колебательную систему различают свободные, вынужденные и автоколебания.

Свободные - колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил и происходят после того, как система тем или иным способом была выведена из состояния равновесия. Если на такую систему не действуют никакие внешние силы (вынуждающие или силы трения), то такие колебания совершаются по гармоническому закону. Если свободные колебания совершаются при действии сил трения, то они всегда являются затухающими.

Рис. 1.1. Пружинный маятник: а - положение равновесия (F₀=mg); б - пружина растянута, смещение тела -S; в - пружина сжата, смещение тела +S

Вынужденные - колебания, совершаемые системой под действием внешней периодически изменяющейся силы.

Автоколебания - всегда вынужденные колебания, но моменты воздействия внешней вынуждающей силы регулируются самой колеблющейся системой.