Группа МЖКХ 1 Физика (4 -8 мая )Тема 10. Механические колебания.
учебно-методический материал по физике

Гармонические колебания

Колебания бывают двух типов: свободные и вынужденные. Свободные колебания возникают за счет внутренних сил системы, после того как она была выведена из состояния равновесия. Вынужденные колебания возникают за счет внешней периодической силы.

Самым простым колебательным движением тела является гармоническое колебание. Гармоническим называют колебание, в процессе которого величины, характеризующие движение (смещение, скорость, ускорение и др.), изменяются по закону синуса или косинуса (гармоническому закону

Гармонические колебания являются периодическими.

Свойства повторяемости имеют, например, колебания маятника часов, струны или ножек камертона, корабля на волнах, молекул в твердом теле и т.д. Такие движения совершают также некоторые части технических приспособлений: поршни, клапаны, вращающиеся валы и др. Универсальность законов колебательных процессов позволяет с одной точки зрения трактовать разные по своей природе колебания, встречающиеся в физических явлениях, механизмах и машинах. Колебания, при которых состояние движения тела повторяется через равные промежутки времени, называются периодическими. Среди разнообразных колебательных движений отдельное место занимают гармонические колебания. При таких колебаниях физические величины, описывающие эти движения (например, отклонение от состояния равновесия, скорость, ускорение и т.д.), изменяются с течением времени по закону косинуса или синуса. Колебания, происходящие в системе при отсутствии внешних воздействий после какого-нибудь начального отклонения ее от состояния равновесия, называются свободными или собственными. Если в системе отсутствует переход механической энергии в другие ее виды (консервативная система), то свободные колебания будут незатухающими. В любой реальной колебательной системе часть энергии колебательного движения всегда расходуется на преодоление сил сопротивления, и колебания постепенно затухают.

В технике и в окружающем нас мире часто приходится сталкиваться с периодическими (или почти периодическими) процессами, которые повторяются через одинаковые промежутки времени. Такие процессы называют колебательными. Колебательные явления различной физической природы подчиняются общим закономерностям. Например, колебания тока в электрической цепи и колебания математического маятника могут описываться одинаковыми уравнениями. Общность колебательных закономерностей позволяет рассматривать колебательные процессы различной природы с единой точки зрения.

Механическими колебаниями называются периодические (или почти периодические) изменения физической величины, описывающей механическое движение (скорость, перемещение, кинетическая и потенциальныая энергия и т. п.).

Колебания груза на пружине или колебания маятника являются свободными колебаниями. Колебания, происходящие под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными 

Минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела, называется периодом колебаний T. Физическая величина, обратная периоду колебаний, называется частотой колебаний: