Коливання

Найпростішими коливаннями є гармонічні коливання, при яких коливна величина змінюється з часом за законом косинуса або синуса. Вивчення гармонічних коливань важливе з двох причин:1) коливання, які зустрічаються у природі й техніці, при певних наближеннях є гармонічними;2) різні періодичні процеси (процеси, які повторюються через рівні проміжки часу), можна подавати як суперпозицію гармонічних коливань.

Вільні коливання - це коливання, яківідбуваються в системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасного впливу зовнішньої сили; це коливання, які відбуваються тільки за рихунок початкової енергії, якої їм надали.

Пружинний маятник – невеличке тіло з масою , яке підвішене до абсолютно пружної пружині і здійснює гармонічні коливання під дією пружної сили.Фізичний маятник – тверде тіло, яке під дією сили тяжіння виконує гармонічні коливання відносно нерухомої горизонтальної осі, що проходить через точку підвішування і яка не збігається з центром мас С тіла.Математичний маятник – ідеалізована система, яка складається з матеріальної точки з масою, підвішеної на нерозтяжній невагомій нитці, і коливається під дією сили тяжіння.

Електромагнітні коливання - це періодичні перетворення енергії електричного поля на енергію магнітного поля і навпаки, які супроводжуються повторюваною зміною параметрів електричного кола (заряду, напруги, сили струму). Електричне коло, в якому можуть відбуватись такі перетворення енергії, називається коливальним контуром.Найпростіший контур складається зі з’єднаних між собою конденсатора і дротяної котушки (котушки індуктивності).

Розглянемо вільні згасаючі коливання, амплітуда яких внаслідок втрат енергії реальною коливальною системою зменшується з часом. Найпростішим механізмом зменшення енергії коливань є омічні втрати і випромінювання електромагнітної енергії в електричних коливальних системах.Закон згасання коливань визначається властивостями коливальних систем. Як правило розглядають лінійні системи – ідеалізовані реальні системи, у яких параметри, які визначають фізичні властивості системи, у ході процесу не змінюються. Лінійними системами є, наприклад, коливальний контур, індуктивність, ємність і опір якого не залежать ні від струму в контурі, ні від напруги. Різні за своєю природою лінійні системи описуються ідентичними лінійними диференціальними рівняннями, які дозволяють підходити до вивчення коливань різної фізичної природи з єдиної точки зору.

Незатухаючі – це коливання, які продовжуються нескінченно довго, тобто передана при збудженні коливань енергія системи не змінюється (не розсіюється) з часом.

Вимушеними вважають коливання, що відбуваються під дією зовнішньої періодичної сили. Наприклад, ви можете взяти в руку книжку і здійснювати нею вимушені коливання. На книжку з боку руки діє зовнішня періодична сила.Однак у таких вимушених коливаннях немає чогось особливого і цікавого. Інша річ, коли зовнішня періодична сила діє на тіло, яке може самостійно здійснювати вільні коливання (такі коливання завжди затухаючі).Якщо тіло в момент початку дії змушувальної сили було нерухомим, то спочатку амплітуда його коливань поступово зростає, через певний час досягає максимального значення і далі не збільшується.

Змінними вважають струми, які змінюються як за значенням, так і за напрямком. Найпоширенішими і найважливішими в техніці є синусоїдальні змінні струми, сила яких і напруга змінюються за законами синуса або косинуса. Такими, наприклад, є промислові струми, високочастотні струми, які використовують у радіозв'язку тощо.Найпростішим способом одержання низькочастотних змінних струмів є обертання рамки з провідників в однорідному магнітному полі (або навпаки — обертання магнітного поля, яке перетинає нерухомі провідники).