Колебательные процессы. Виды осцилляторов. Классификация колебаний. Уравнение гармонических колебаний, график, характеристики незатухающих колебаний

Колебательный процесс-процесс,повторяющийся во времени,через определенные промежутки времени.

Классификация колебаний:

По физ.природе. По характеру внешнего воздействия: По числу степеней свободы

-Упругие -Свободные -Одна

-механические -вынужденные -Две

-электромеханические -параметрические

Виды осциллятора:-Линейный-Стахастический-Гармонический

Гармонические колебания:

или

,

где х — смещение (отклонение) колеблющейся точки от положения равновесия в момент времени t; А — амплитуда колебаний, это величина, определяющая максимальное отклонение колеблющейся точки от положения равновесия; ω — циклическая частота, величина, показывающая число полных колебаний происходящих в течение 2π секунд — полная фаза колебаний, — начальная фаза колебаний.

Незатухающие колебания возникающее без внешних периодических воздействий называются, автоколебаниями. Незатухающие колебания можно представить в виде проекции равномерного движения по окружности. При прохождении положения равновесия, т.е. положения, которое занимает покоящаяся система, колеблющееся тело имеет наибольшую скорость.

Колебательными процессами (колебаниями) называются движения или изменения состояния, обладающие той или иной степенью повторяемости во времени.

Колебания называются периодическими, если значения физических величин, изменяющиеся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени Т, называемые периодом. Математически это записывается так:

Осциллятор (качаюсь) — система, совершающая колебания, то есть показатели которой периодически повторяются во времени.

Понятие осциллятора играет важную роль в физике и достаточно повсеместно используется, например, в квантовой механике и квантовой теории поля, теории твёрдого тела, электромагнитных излучений, колебательных спектров молекул. В принципе это понятие используется по крайней мере при описании почти любой линейной или близкой к линейности физической системы, и уже поэтому пронизывает практически всю физику. Примеры простейших осцилляторов — маятник и колебательный контур.

Выделение разных видов колебаний зависит от подчёркиваемых свойств колеблющихся систем (осцилляторов)

По физической природе

Механические (звук, вибрация)

Электромагнитные (свет, радиоволны, тепловые)

Смешанного типа — комбинации вышеперечисленных

По характеру взаимодействия с окружающей средой

Вынужденные — колебания, протекающие в системе под влиянием внешнего периодического воздействия.

Свободные (или собственные) — это колебания в системе под действием внутренних сил, после того как система выведена из состояния равновесия (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие).

Автоколебания — колебания, при которых система имеет запас потенциальной энергии, расходующейся на совершение колебаний (пример такой системы — механические часы). Параметрические — колебания, возникающие при изменении какого-либо параметра колебательной системы в результате внешнего воздействия.

Случайные — колебания, при которых внешняя или параметрическая нагрузка является случайным процессом.