МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Механическими колебаниями называются движения тел, повторяющиеся (точно или приблизительно) через одинаковые промежутки времени.

Свободными колебаниями называют колебания, возникающие под действием внутренних сил.

Пример: груз, подвешенный на пружине:

Условия равновесия:
	1) Хотя бы одна из сил должна зави- сеть от координат. В положении рав- новесия равнодействующая всех сил должна быть равна нулю. При выве- дении из положения равновесия равно- действующая всех сил должна быть не равна нулю и направлена к положе- нию равновесия.
2) Силы трения в системе должны быть достаточно малы.

Свободные механические колебания всегда бывают затухающими, т. е. колебаниями с убывающей по времени амплитудой из-за потерь энергии ( часть механической энергии переходит во внутреннюю тепловую энергию атомов и молекул).

Колебания под действием внешних периодически изменяющихся сил называются вынужденными колебаниями.

Автоколебания – незатухающие колебания, поддерживаемые внутренними источниками энергии при отсутствии воздействия внешней переменной силы.

В автоколебательной системе существуют три основных элемента (рассмотрим на примере часов с маятником): 1) колебательная система – маятник; 2) источник энергии – гиря (или пружина), поднятая над землей; 3) устройство с обратной связью, регулирующее поступление энергии от источника в колебательную систему – храповое колесо (1) и анкер (2).

Колебания под действием внешних периодически изменяющихся сил называются вынужденными колебаниями.

Гармонические колебания – колебания, происходящие по закону sin или cos.

Закон гармонических колебаний:

где x – смещение тела от положения равновесия в данный момент времени;

A – амплитуда (или максимальное смещение тела) колебания;

(wt + φ₀) – фаза колебания;

φ₀ – начальная фаза колебания;

w – круговая (циклическая) частота – число колебаний, совершенных за время 2π с;

круговая частота связана с собственной частотой колебаний ν и с периодом T следующими формулами:

w = 2πν = ,

где ν – собственная частота колебаний,

T – период колебаний,