Т-91. Свободные колебания — чрезвычайно широкий класс процессов, в которых происходит обмен энергией между двумя ее накопителями. Мы видели, что струна сама по себе двигалась то туда, то обратно, то есть совершала свободные колебания. Струна двигалась относительно некоторого устойчивого состояния, относительно «линии покоя». В процессе колебаний по синусоиде менялась скорость струны, по синусоиде менялось ее отклонение от средней линии. Первопричина всего этого — обмен энергией между двумя накопителями, между силами упругости и движением. Оба накопителя энергии существуют в натянутой струне не каждый сам по себе, они взаимосвязаны — упругая деформация стремится двинуть струну, создать у нее запас кинетической энергии, а кинетическая энергия стремится изогнуть струну, запасти в ней энергию в виде упругой деформации. Поэтому, как только мы передали струне порцию энергии, накопители сразу же начали перебрасывать ее друг другу. Начались свободные колебания.
Все эти особенности характерны и для любых других видов свободных колебаний (Р-62; 6, 7). В колебаниях зажатой в тиски линейки участвуют уже знакомые нам накопители — упругость и движение, в колебаниях маятника или качелей один из накопителей тот же — движение, а вместо упругой деформации работает поднятие маятника (качелей) на некоторую высоту: чем выше поднято тело, тем больше энергии оно запасает и затем может отдать, ее, двигаясь вниз.
Свободные колебания — вид движений, очень распространенный и в природе, и в технике. Можно наблюдать химические колебания, когда «туда-обратно» меняются концентрации определенных веществ. Очень скоро мы увидим, как протекают электромагнитные колебания — обмен энергией между конденсатором и катушкой. Даже в поведении человека нередки колебания, когда есть два накопителя, два решения, между которыми приходится выбирать.
Есть у всех и всяких систем, в которых происходят свободные колебания, еще одна общая черта — частота колебаний f зависит от параметров накопителей энергии.
Читать следующую теорию
Вернуться на предыдущую

значёк