Колебательное движение. Виды колебаний

Механичес­ким колебательным движением называется движение, при котором состояния движения тела с течением времени повторяются, причем тело проходит через положение устойчивого равно­весия поочередно в противоположных направлениях.

Колебания свойственны многим явлениям природы: пульсирует излучение звезд, с высокой степенью периодичности вращаются планеты Солнечной системы, в земной ионосфере и атмосфере циркулируют потоки заряженных частиц, ветры возбуждают колебания воды на поверхности водоемов. Внутри любого живого организма непрерывно происходят разнообразные, ритмично повторяющиеся процессы, например, с удивительной надежностью бьется сердце, даже психика людей подвержена колебаниям. В виде сложнейшей совокупности колебаний частиц и полей можно представить «устройство» микромира.

В технике колебания либо выполняют определенные функциональные обязанности (маятник, колебательный контур, генератор), либо возникают как неизбежное проявление физических свойств (вибрация машин и сооружений, неустойчивости и вихревые потоки при движении тел в газах).

В физике выделяются колебания механические, электромагнитные и их комбинации. Это обусловлено той исключительной ролью, которую играют гравитационные и электромагнитные взаимодействия в масштабах, характерных для жизнедеятельности человека. С помощью распространяющихся механических колебаний плотности и давления воздуха, воспринимаемых нами как звук, а также очень быстрых колебаний электрических и магнитных полей, воспринимаемых нами как свет, мы получаем большую часть прямой информации об окружающем нас мире.

В зависимости от характера воздействия, оказываемого на колеблющуюся систему, различают свободные (или собственные) колебания, вынужденныеколебания и автоколебания.

Свободными или собственныминазывают такие колебания, которые происходят в системе, предоставленной самой себе после того, как ей была сообщена энергия, либо система была выведена из положения равновесия (например, шарик, подвешенный на нити).

Вынужденныминазывают такие колебания, в процессе которых колеблющаяся система подвергается воздействию внешней периодической силы (например, колебания моста при прохождении по нему поезда или раскачивание человеком качелей).

Автоколебания, как вынужденные колебания, сопровождаются воздействием на колеблющуюся систему внешних сил, однако момент времени, когда осуществляются эти воздействия, задаются самой колеблющейся системой – система сама управляет внешним воздействием.

Простейшими являются гармонические колебания.