При свободных механических колебаниях кинетическая и потенциальная энергии изменяются периодически. При максимальном отклонении тела от положения равновесия его скорость, а, следовательно, и кинетическая энергия обращаются в нуль. В этом положении потенциальная энергия колеблющегося тела достигает максимального значения. При гармонических колебаниях происходит периодическое превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Если в колебательной системе отсутствует трение, то полная механическая энергия при свободных колебаниях остается неизменной. Вынужденными колебаниями называются колебания тел под действием внешних периодически изменяющихся сил.
Возникают при следующих условиях:
Во-первых, при ведении тела из положения равновесия в системе должна возникать сила, направленная к положению равновесия и, следовательно, стремящаяся возвратить тело в положение равновесия. Во-вторых, трение в системе должно быть достаточно мало.
Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний в какой-либо колебательной системе, это явление возможно при вынужденных колебаниях любого вида. При работе двигателей нередко возникают периодические усилия, связанные с движением частей двигателя (например, поршней). Если частота этих периодических усилий совпадает с частотой свободных колебаний системы, то возникает резонанс. Амплитуда колебаний может возрасти настолько, что возможна поломка машин, хотя напряжение в материале и не превышает предела прочности. В этих случаях принимаются специальные меры, чтобы не допустить наступления резонанса или ослабить его действие. Для этого увеличивают трение в системе или же добиваются, чтобы собственные частоты колебаний не совпадали с частотой внешней силы.
Колебания груза на пружине и математическом маятнике - ?
Формулы периодов колебательных систем - ?
32)
