Классификация колебаний

Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Классификация Выделение разных видов колебаний зависит от подчёркиваемых свойств колеблющихся систем (осцилляторов) [править] По физической природеМеханические (звук, вибрация) Электромагнитные (свет, радиоволны, тепловые) Смешанного типа — комбинации вышеперечисленных [править] По характеру взаимодействия с окружающей средой Вынужденные — колебания, протекающие в системе под влиянием внешнего периодического воздействия. Примеры: листья на деревьях, поднятие и опускание руки. Свободные (или собственные) — это колебания в системе под действием внутренних сил, после того как система выведена из состояния равновесия (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие). Ярким примером свободных колебания является колебания груза, прикреплённого к пружине, или груза, подвешенного на нити. Автоколебания — колебания, при которых система имеет запас потенциальной энергии, расходующейся на совершение колебаний (пример такой системы — механические часы). Параметрические — колебания, при которых за счет внешнего воздействия происходит изменение какого-либо параметра колебательной системы. Амплитуда — максимальное отклонение колеблющейся величины от некоторого усреднённого её значения для системы, (м) Период — промежуток времени, через который повторяются какие-либо показатели состояния системы (система совершает одно полное колебание), (сек) Частота — число колебаний в единицу времени, (Гц, сек⁻¹). Период колебаний и частота  — обратные величины; и В круговых или циклических процессах вместо характеристики «частота» используется понятие круговая (циклическая) частота (рад/сек, Гц, сек⁻¹), показывающая число колебаний за 2π единиц времени: Смещение — отклонение тела от положения равновесия. Обозначение Х, Единица измерения метр. Фаза колебаний — определяет смещение в любой момент времени, то есть определяет состояние колебательной системы. Циклическая частота ( ) — показывает изменение фазы колебаний, выраженное в радианах, за секунду времени.

Квазиупругие силы

Квазиупругая сила, направленная к центру О сила F, величина которой пропорциональна расстоянию r от центра О до точки приложения силы; численно F = cr, где с — постоянный коэффициент. Тело, находящееся под действием К. с., обладает потенциальной энергией П = ¹/₂cr². Название "К. с." связано с тем, что аналогичным свойством обладают силы, возникающие при малых деформациях упругих тел (так называемые силы упругости). Для материальной точки, находящейся под действием К. с., центр О является положением устойчивого равновесия. Выведенная из этого положения точка будет совершать около О линейные гармонические колебания или описывать эллипс (в частности, окружность). Квазиупругая сила является консервативной.

Гармонические колебания

Гармоническое колебание — явление периодического изменения какой-либо величины, при котором зависимость от аргумента имеет характер функции синуса или косинуса. Например, гармонически колеблется величина, изменяющаяся во времени следующим образом: или , Виды колебаний Свободные колебания совершаются под действием внутренних сил системы после того, как система была выведена из положения равновесия. Вынужденные колебания совершаются под воздействием внешней периодической силы. Применение Гармонические колебания отличаются от всех остальных видов колебаний по следующим причинам: 1. Очень часто малые колебания, как свободные, так и вынужденные, которые происходят в реальных системах, можно считать имеющими форму гармонических колебаний или очень близкую к ней. 2. Широкий класс периодических функций может быть разложен на сумму тригонометрических компонент. Другими словами, любое колебание может быть представлено как сумма гармонических колебаний. 3. Для широкого класса систем откликом на гармоническое воздействие является гармоническое колебание (свойство линейности), при этом связь воздействия и отклика является устойчивой характеристикой системы. С учётом предыдущего свойства это позволяет исследовать прохождение колебаний произвольной формы через системы.