Коливальний рух
21.10.2013
Коливальні рухи ви, напевно, хоч раз у житті бачили в:
хитному маятнику годинника;
руханні дерев і гілок на вітрі.
Швидше за все, ви хоча б одного разу смикали за струни гітари і бачили, як вони вібрують. Очевидно, що навіть якщо ви не бачили на власні очі, то хоча б уявляєте собі, як рухається голка у швейній машинці або поршень в двигуні.
Коливання або коливальні рухи
У всіх перерахованих випадках ми маємо яке-небудь тіло, що періодично вчиняє повторювані рухи. Ось саме такі рухи і називаються у фізиці коливаннями або коливальними рухами. Коливання зустрічаються в нашому житті дуже і дуже часто.
Вони можуть бути дуже різноманітними, але об’єднує їх одна спільна головна характеристика: періодично повторювані рухи. Ці рухи повторюються через рівні проміжки часу, що називаються періодом коливання.
У русі коливаючого тіла розрізняють три точки: положення рівноваги і дві крайніх точки.
Положення рівноваги – це точка, в якій знаходилося б тіло, якби воно знаходилося в стані спокою. Під час коливання тіло періодично проходить через положення рівноваги.
А крайні точки – це величина максимального відхилення від положення рівноваги. Відстань від положення рівноваги до крайніх точок називають амплітудою коливань.
Вільні коливання
У процесі здійснення коливань тіло весь час прагне до положення рівноваги. Коливання і виникають унаслідок того, що хтось чи щось відхилили дане тіло від його положення рівноваги, надавши, таким чином, тілу енергію (кінетичну або потенційну), яка і обумовлює його подальші коливання.
Коливання, які відбуваються тільки внаслідок цієї початкової енергії, називають вільними коливаннями.
Це означає, що їм не потрібна постійна допомога з боку для підтримки коливального руху.
Більшість коливань в реальності життя відбуваються з поступовим загасанням, внаслідок сил тертя, опору повітря й так далі. Тому часто вільними коливаннями називають такі коливання, поступовими загасаннями яких на час спостережень можна знехтувати.
Коливальні системи: маятник
При цьому всі тіла, пов’язані і безпосередньо беручі участь у коливаннях, називають в сукупності коливальною системою.
Зокрема, якщо коливається на нитки вільно підвішене тіло, то в коливальну систему увійде саме тіло, підвіс, то до чого кріпиться підвіс і Земля з її тяжінням, яке і змушує тіло коливатися, постійно повертаючи в стан спокою.
Таке тіло є маятником. У фізиці розрізняють декілька типів маятників:
нитяні;
пружинні;
деякі інші.
Всі системи, в яких нестійке тіло або його підвіс можна умовно представити у вигляді нитки, є нитяними.
Ну а пружинні маятники, як легко здогадатися, складаються з тіла і якоїсь пружини, яка і обумовлює коливання.
