Колебания - один из самых распространенных видов движения в природе и технике. Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона. Колеблются плоскости и фюзеляж самолета, кузов автомобиля, поршни двигателя.
Колебательные движения происходят и в жизни нашей планеты (землетрясения, приливы и отливы), и в астрономических явлениях. С колебаниями мы встречаемся и в живой природе: биение сердца, движение голосовых связок и тому подобное.
Колебаниями называются физические процессы, точно или приблизительно повторяются через одинаковые интервалы времени.
В зависимости от физической природы различают механические и электромагнитные колебания. Подвесим грузик на нитке, отведем его в сторону от положения равновесия и отпустим. Грузик начнет совершать колебания вблизи положения равновесия, то есть осуществлять периодическое движение. Колебания вблизи положения равновесия осуществляет также грузик, подвешенный на пружине.
Механическими колебаниями называются такие движения тел, при которых через равные интервалы времени координаты движущегося тела, его скорость и ускорение, приобретают исходных значений.
Свободные и вынужденные колебания
Существуют два вида колебательных движений: свободные и вынужденные.
Свободные колебания - это колебания, происходящие в механической системе под действием внутренних сил системы после кратковременного воздействия какой-то внешней силы.
В свободных колебаний относятся, например, колебания маятника, тяжелая на нитке, тяжелая на пружине, чаши весов и т..
Можно дать учащимся еще одна формулировка определения свободных колебаний - энергетическое:
Свободные колебания - это колебания, происходящие исключительно за счет первоначального запаса энергии, переданного системе.
Тело или систему тел можно «заставить» совершать колебания, применяя внешнюю периодическую силу. Скажем, качели можно раскачивать, периодически подталкивая ее.
Колебания, возникающие под действием внешних сил и изменяются с течением времени по величине и направлению, называются вынужденными.
Если вы говорите по телефону, то мембрана микрофона колеблется под действием колебаний воздуха, а воздух - под действием колебаний голосовых связок. Колебания мембраны микрофона и колебания воздуха - вынужденные.
Корпуса всех машин и механизмов, работающих, также совершают вынужденные колебания. Вынужденные колебания осуществляет диффузор громкоговорителя.