Механические колебания

Механические колебания – это движения, которое точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени

. Различают

периодические и непериодические колебания. Периодическими называют

колебания, при которых координата и другие характеристики тела описываются

периодическими функциями времени.

Примерами механических колебаний могут служить движение шара на пружине,

на нити, движение ножек звучащего камертона или молекул воздуха вблизи

него (рис. 1). В физике рассматривают и другие колебания – процессы, обладающие

той или иной степенью повторяемости во времени (например, электромагнитные

колебания.)

 

Колебания можно классифицировать по условиям возникновения (свободные,

вынужденные, автоколебания) и по характеру изменения во времени кинематических

характеристик (пилообразные, гармонические, затухающие).

Классификация колебаний :

Для описания кинематических характеристик используют аналитическую

зависимость характеристики, например координаты или скорости от

времени uи графическое представление этой функции(рис. 2,асложной формы,

бпрямоугольные,впилообразные,ггармонические,дзатухающие,енарастающие).––––––(t),

Рис. 2

Наиболее общими характеристиками колебаний являются следующие физические

величины: амплитуда колебаний Анаибольшее отклонение колеблющегося

тела от положения равновесия (отклонение величины от ее среднего значения);

период колебанийТвремя, через которое движение тела полностью

повторяется (повторяются все кинематические характеристики колебаний),

т.е. совершается одно полное колебание;частота колебанийv –величина,

показывающая число колебаний, совершаемых за1 с.Вместо частотыvчаще

пользуются понятием циклической частоты w.Циклическая частотаw –это

число колебаний, совершаемых за 2p секунд. Частота обратно пропорциональна

периоду:– –

и

В СИ период Т выражается в секундах (c), частота vв герцах(Гц),циклическая

частотаw –в обратных секундах(с^–1). –

Единица амплитуды колебаний зависит от того, какая колеблющаяся физическая

величина рассматривается.

Для сравнения колебаний, происходящих с одной частотой, но различающихся по

тому, какую стадию полного колебания проходит тело, вводят понятие фазы

колебаний. Если два шарика на нитях одинаковой длины отвести от положения

равновесия вправо и отпустить, то они будут колебаться в фазе (синфазно,

синхронно), если их развести в разные стороны, то колебания будут происходить

в противофазе.

При описании колебаний с помощью функции изменения кинематической величины

во времени фазой j называют аргумент функции, описывающей колебательный

процесс.