Безплатни колебания

Вибрационните процеси са едно от най-честите феномени в природата. Техните изследвания се занимават с различни отрасли на знанието, преди всичко с физиката. За да се отговори на въпроса какви колебания се наричат ​​свободни, трябва да се има предвид, че тази категория е първоначалната в изследването на цялото разнообразие от вибрационни феномени, които се срещат в природата.

Разграничаване на следните видове, класифицирани по следните причини.

От физическа природа разграничават механични вибрации, електромагнитни и смесени, съчетаващи характеристиките на вече споменатите.

Чрез метода на течане в заобикалящата среда се различават следните колебания:

- които са причинени и се случват под въздействието на различни видове външни смущения на медиите, в които те се появяват. В този случай трябва да се спазва периодичността на тези смущения;

- свободни вибрации, наричани също вътрешни, които се инициират от вътрешни свойствата на системата и които се характеризират с задължително отслабване, когато действието на вътрешните сили престава или намалява;

- самооборотите са тези, които се характеризират с наличието на някакъв потенциал в системата (потенциална енергия), което осигурява изпълнението на трептенията. Основното е, че свободните трептения се различават от самооборотите, зависимостта на амплитудата не зависи от първоначалния пулс на иницииращата сила, а от характеристиките на самата физическа система;

- параметрични - това са колебанията, които се формират, когато определената система е съзнателно присвоена на вибрационна система с параметър, който действа като проява на свойствата на външната среда;

- случайни колебания са онези, при които факторите, които влияят на осцилаторния процес, са случайни, а не параметрични.

Обобщавайки тези характеристики, може да се заключи, че в най-обща форма, колебанията са периодични промени в дадена система по отношение на нейното равновесно състояние с определена периодичност. Най-разпространените сфери на проявяване на колебателни процеси в природата са механични явления, химически, вълна и електрически, астрономически, електромагнитни и други. Общата собственост на всички, без изключение видове колебания, е, че те са пряко свързани с енергийния преход - превръщането на един вид енергия в друга.

Както вече беше отбелязано, изходната точка в изследването на характера на осцилаторните процеси е изследване от такъв вид като свободни колебания. Основните им характеристики са следните параметри:

- амплитуда (А) - най-голямото отклонение на системата от нейното равновесно състояние (най-често се използва средната стойност);

- периодът (Т) е определен период от време, през който е възможно да се фиксират повтарянията на състоянията на системата;

- честота на свободните колебания е) - броят на трептенията, които системата прави за определена единица време. Този параметър се измерва в херц (Hz).

Връзката между тези параметри отразява формулата, която характеризира свободните трептения като феномен. За различни осцилаторни системи, параметрите в тази формула са включени в различни комбинации, в зависимост от това коя конкретна система се разглежда.

Например, в най-проста осцилаторна верига, периодът и честотата са свързани с формулата: f = 1 / T, от която може да се види, че периодът и честотата са реципрочни.

Ако разгледаме свободните колебания, които се случват в такава система като статично фиксирана пролет с определена еластичност (к), тогава трябва да се обърнем към втория закон на Нютон. Вземайки предвид това, формулата, отразяваща свойствата на разглежданата осцилационна система, има формата: F = -kx. Това показва, че ако пренебрегнем стойностите на силите на триене и приемем, че масата е постоянна, тогава такава система винаги ще се колебае със същия период, дори и при различни амплитуди и първоначални условия на техния произход.