Колебания и волны

 

Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку.

Колебания почти всегда связаны с попеременным превращением энергии одной формы проявления в другую форму.

Отличие колебания от волны.
Отличие колебания от волны.

Колебания различной физической природы имеют много общих закономерностей и тесно взаимосвязаны c волнами. Поэтому исследованиями этих закономерностей занимается обобщённая теория колебаний и волн. Принципиальное отличие от волн: при колебаниях не происходит переноса энергии, это, так сказать, «местные» преобразования энергии.

 

Классификации колебаний

Выделение разных видов колебаний зависит от свойства, которое хотят подчеркнуть.

Для подчёркивания разной физической природы колеблющихся систем (осцилляторов) выделяют, например, колебания:

  • механические (звук, вибрация);
  • электромагнитные (свет, радиоволны, тепловые);
  • комбинации вышеперечисленных;

По характеру взаимодействия с окружающей средой:

  • вынужденные – колебания, протекающие в системе под влиянием внешнего периодического воздействия;
  • собственные или свободные – колебания при отсутствии внешних сил, когда система, после первоначального воздействия внешней силы, предоставляется самой себе (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие);
  • автоколебания – колебания, при которых система имеет запас потенциальной энергии и она расходуется на совершение колебаний (пример такой системы - механические часы).

 

Характеристики колебаний

Амплитуда A\,\! (м) — максимальное отклонение колеблющейся величины от некоторого усреднённого её значения для системы.

Промежуток времени T\,\! (сек), через который повторяются какие-либо показатели состояния системы (система совершает одно полное колебание), называют периодом колебаний.

Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний f\,\! (Гц, сек-1).

Период колебаний T\,\! и частота f\,\! – обратные величины;

T=\frac{1}{f}\qquad\,\! и f=\frac{1}{T}\,\!

В круговых или циклических процессах вместо характеристики «частота» используется понятие круговая или циклическая частота \omega\,\! (Гц, сек-1, об/сек), показывающая число колебаний за время :

\omega =\frac{2\pi}{T} =2\pi f\,\!

Фаза колебаний -- определяет смещение в любой момент времени, т.е. определяет состояние колебательной системы.

Меркурий

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета. Древние римляне считали Меркурия покровителем торговли, путешественников и воров, а также вестником богов. Неудивительно, что небольшая планета, быстро перемещающаяся по небу вслед за Солнцем, получила его имя. Меркурий был известен еще с древних времен, однако древние астрономы не сразу поняли, что утром и вечером ...

Измерение времени

Ответить на вопрос «что такое время» нелегко. В самом общем виде можно сказать, что время – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений. Главное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет безостановочно. Пространство можно оградить, но время остановить невозможно. Время необратимо – путешествия на машине времени в прошлое невозможны. «Нельзя ...

Слог + картинка

Слог + картинка На этапе самостоятельного чтения используется упражнение "Слог + картинка". Такого рода задания редко встречаются в учебных пособиях, но они очень полезны, так как способствуют раннему формированию осмысленного чтения. Ребенку предлагается соединить картинку со слогом, на который начинается ее название. В другом варианте задания под ...

Патрокл - заблудившаяся комета

Астрономы из университета Berkeley (Калифорния), работая с коллегами из Франции на телескопе ми. Вильяма Кека (Гавайи), провели детальные наблюдения двойного астероида Patroclus (Патрокл), который обращается вокруг Солнца по той же орбите, что и Юпитер. Обработав данные, ученые пришли к выводу, что и сам астроид и его компаньон, вероятно, сформированы по большей части из водяного ...