Механические колебания (ЕГЭ-ОГЭ)

Выбор вида колебаний определяется теми свойствами системы, на которые обращается внимание в процессе анализа осциллятора.

• Линейные колебания
• Нелинейные колебания
• Релаксационные колебания

• Периодические
• Квазипериодические
• Апериодические
• Антипериодические

Так, периодические колебания определены следующим образом:

• Механические (звук, вибрация)
• Электромагнитные (свет, радиоволны, тепловые)
• Квантовый осциллятор
• Смешанного типа — сочетание перечисленных выше видов

• Вынужденные — колебания, возникающие под воздействием внешнего периодического воздействия на систему. Примеры: колебания листьев на ветру, подъём и опускание руки. При этом иногда наблюдается явление резонанса: резкий рост амплитуды при совпадении собственной частоты осциллятора и частоты внешнего воздействия.
• Свободные (или собственные) — колебания, которые происходят за счёт внутренних сил после выведения системы из положения равновесия (в реальных условиях такие колебания всегда затухающие). К простейшим примерам относятся колебания груза на пружине или подвешенного на нити.
• Автоколебания — колебания, при которых система расходует свой запас потенциальной энергии на поддержание процесса (пример — механические часы). В отличие от вынужденных, их амплитуда определяется внутренними свойствами системы, а не параметрами внешнего воздействия.
• Параметрические — колебания, возникающие при изменении какого-либо параметра осциллятора под действием внешнего воздействия.

• Амплитуда — наибольшее отклонение колеблющейся величины от положения равновесия, ${\displaystyle A\,\!}$ (м)
• Период — время одного полного колебания, по истечении которого все показатели состояния системы повторяются, ${\displaystyle T\,\!}$ (с)
• Частота — число колебаний в единицу времени, ${\displaystyle f\,\!}$ (Гц, с⁻¹)

Период ${\displaystyle T\,\!}$ и частота ${\displaystyle f\,\!}$ связаны обратными величинами:

${\displaystyle T={\frac {1}{f}}\quad }$ и ${\displaystyle \quad f={\frac {1}{T}}}$

В циклических процессах вместо обычной частоты вводят круговую (циклическую) частоту ${\displaystyle \omega \,\!}$ (рад/с, Гц, с⁻¹), показывающую число колебаний за ${\displaystyle 2\pi }$ единиц времени:

${\displaystyle \omega ={\frac {2\pi }{T}}\quad }$ и ${\displaystyle \quad T={\frac {2\pi }{\omega }}}$

• Смещение — отклонение тела от положения равновесия, ${\displaystyle X\,\!}$ (м)
• Фаза колебаний — определяет текущее смещение и, следовательно, состояние осциллятора в любой момент времени.