Колебания — движения или процессы, котор^ растеризуются определенной повторяемостью во врЦ Основным свойством колебательного движет! ляется преобразование энергии из одной формы • гую и обратно. Колебаться могут только те сие! энергия которых может быть выражена как сумм бы двух видов энергии (например, кинетической тенциальной). Колебательное движение широко распростраи природе. Механические колебания, при которых ме ся механические величины: координата, скорость, р давление, являются основой изучения колебата процессов. Наиболее важным видом колебаний являюто монические колебания, при которых колеблюща» личина изменяется по закону тригонометрической кции — синуса. Примером колебательных систем служат м ки — тела (или системы тел), совершающие коле приближенные к гармоническим (рис. 1). Маятники бывают физические — все реальш темы — и математический — идеализированная ма, состоящая из материальной точки массой т, шенной на невесомой нерастяжимой нити. Для маятника колеблющейся величиной вые х — отклонение от положения равновесия: ф„), х — А зт где А — амплитуда колебаний (максимальное нение от положения равновесия), ю — круговая ' 2я ( о = — , Т — период колебаний), ф„ — начальная фаза, показывающая отклонение от положения равновесия в момент г = 0. Величина ой + ф„ = (р называется фазой колебаний. Период колебаний маятника: пружинного = 2п.1— , математического Т = 2п I— . Свободные (собственные) колебания — колебания, совершаемые системой за счет собственного запаса энер¬гии при отсутствии внешних воздействий на систему. Вынужденные колебания — колебания, совершае¬мые системой под действием внешней периодической силы, определяющей частоту колебаний системы. м А
Чем меньше трение, Рис.2 тем острее пик резонанс¬ной кривой, а при той же частоте и той же амплиту¬де внешней силы — боль¬ше амплитуда вынужден¬ных колебаний.
Резонанс — явление резкого увеличения амплитуды колебаний системы при совпадении частоты приложе¬ния внешней силы V с частотой собственных колебаний системы УО (строго справедливо при отсутствии трения) (рис. 2). Автоколебания — незатухающие колебания, поддер-живающиеся за счет периодической подкачки энергии от внешнего источника энергии. Частота внешней вынуж¬дающей силы определяется самой системой (рис. 3). Автоколебания при малых потерях в системе близ¬ки к гармоническим (маятник часов), при больших поте¬рях они становятся негармоническими и называются ре-лаксационными колебаниями. Пример релаксационных колебаний — периодическое оп-рокидывание сосуда при напол-нении его водой, показан на ри¬сунке 4. Рис.4 В реальных системах одно¬временно могут происходить раз¬личные колебания, недостаточ¬ный их учет приводит к непред¬сказуемым последствиям. При¬мер — разрушение в 1940 г. вися¬чего моста длиной 1662 м через пролив Такома в США, которое произошло из-за чрезмер¬ных поперечных и крутильных колебаний (рис. 5).
