В этой статье объясняется, что такое колебания в физике. Вы узнаете значение колебания, примеры движений, совершающих колебания, их свойства и какие бывают типы колебаний.
Что такое колебание?
Колебание – это каждое колебание колебательного движения. Другими словами, колебание — это повторяющееся изменение во времени системы вокруг центрального положения (или положения равновесия).
Итак, когда тело повторяет движение между двумя положениями, оно колеблется. Таким образом, колебания представляют собой каждое движение вперед и назад, которое совершает подвижное тело, то есть движение от одного конца к другому и обратно к исходному концу.
Например, движение маятника является колебательным движением и, следовательно, он колеблется. Таким образом, каждое движение, которое совершает подвешенная к маятнику масса от одного конца к другому, чтобы вернуться к этому концу, является колебанием.
Примеры колебаний
После того, как мы увидели определение колебания, в этом разделе мы увидим несколько примеров движений, вызывающих колебания, чтобы полностью понять его значение.
Примеры движений с колебаниями:
- Колебания массы подвешивались на пружине.
- Колебания маятника.
- Колебания, производимые струнами гитары.
- Волновые колебания, возникающие при бросании камня в лужу с водой.
- Колебания электромагнитных волн.
Характеристики колебательного движения
Движения, совершающие колебания, имеют следующие характеристики:
- Удлинение (x) : положение тела, совершающего колебательное движение в определенный момент. Он представляет собой отделение тела от его сбалансированного положения.
- Амплитуда (А) : максимальное расширение колебательного движения. Следовательно, это разница между максимальным положением и положением равновесия.
- Период колебаний (Т) : это время, необходимое телу для совершения полного колебания, т.е. время, необходимое для совершения полного оборота туда и обратно.
- Частота колебаний (f) : количество колебаний или вибраций, которые тело совершает в единицу времени.
- Угловая частота или пульсация (ω) : это скорость, с которой тело осуществляет колебания.
На следующем изображении вы можете увидеть графическое представление удлинения колебательного движения как функции времени.
Формула колебательного движения
По следующей формуле можно рассчитать удлинение колебательного движения в зависимости от момента времени. Таким образом, математическое уравнение, описывающее колебания колебательного движения, имеет следующий вид:
Золото:
-
– удлинение тела, совершающего колебательное движение.
-
– амплитуда колебательного движения.
-
— угловая частота или пульсация.
-
– момент, в который рассчитывается удлинение.
-
является начальной фазой колебательного движения.
Виды колебаний
Типы колебаний :
- Свободные колебания : система колеблется из одной стороны в другую и оставалась бы такой бесконечно, если бы не существовало диссипативных сил. Например, колебания, совершаемые массой, подвешенной на пружине.
- Затухающие колебания : колебания системы становятся все меньше и меньше из-за трения или другого сопротивления. Поэтому амплитуда этого типа колебаний постепенно уменьшается, пока не достигнет точки, в которой система перестает колебаться и возвращается в положение равновесия. Например, колебательное движение маятника.
- Вынужденные колебания : система колеблется под действием внешней периодической силы, так что если сила прекращается, система перестает колебаться. Например, колебательное движение, которое ребенок совершает на качелях благодаря тому, что его подталкивает другой человек.