Гармонійні коливання та графік коливального процесу

Відео: Фізика: підготовка до ОГЕ і ЄДІ. коливальний рух

Щоб відповісти на питання, які коливання називаються гармонійними, слід мати на увазі, що дані фізичні явища - одні з найбільш поширених в природі. Мабуть, важко вказати сферу, де б не були присутні гармонійні коливання. Найбільш поширеними областями фізичної теорії, в яких досліджуються коливальні процеси, виступають механіка, електротехніка і електроніка, радіолокація і гідроакустики та інші.

Відео: Механічні коливання

Об`єднані всі без винятку ці області тим, що природа коливальних процесів, як правило, однакова, а тому і для їх опису є загальна класична теорія. Параметричні відмінності коливальних процесів обумовлені тільки середовищем їх протікання і зовнішніми факторами, які можуть впливати на коливальні рухи. Найпростішим прикладом коливання, з якими ми повсякденно стикаємося в побуті, є наприклад, коливання маятника годин, або ж електричний струм.

Коливання по природі свого протікання бувають вільні і гармонійні. вільні коливання ще називають власними, цим підкреслюється, що вони в якості свого джерела мають зовнішні обурення середовища, які і виводять фізичне тіло з статичної рівноваги. Прикладом може служити грузик, який підвішений на нитці, і яким ми поштовхом задаємо певний коливальний процес.

Більш значне місце у фізичній теорії приділяється дослідженню такого явища, як гармонійні коливання. Вивчення їх природи якраз і формує ту теоретичну основу, на якій грунтується дослідження вужчих аспектів коливальних процесів, а саме - їх протікання в різних середовищах - механіці, електриці, в хімічних перетвореннях і реакціях.

Щоб описати гармонійні коливання у фізиці використовуються такі основні параметри, як період і частота.

Виходячи з раніше сформульованого нами твердження про те, що є якась загальна універсальна модель протікання коливальних процесів, можна логічно прийти і до висновку про існування якихось універсальних величин, що характеризують ці коливання. Отже, згадувані параметри - період і частота, властиві всім видам коливань, незалежно від джерела їх породження і середовища їх протікання.

Частота є кількісну величину, яка показує, скільки разів протягом деякого відрізка часу, фізичне тіло вчинила процес зміни свого статичного стану і повернулося в нього. Так, наприклад, можна порахувати, скільки разів, той же грузик зробив коливань після того, як ми його штовхнули до моменту його повної зупинки.

Період в цьому процесі, буде показувати часовий відрізок, за який цей грузик відхилиться від початкового положення і повернеться в початкове за одне коливання.

Досліджуючи гармонійні коливання, слід розуміти, що період і частота об`єктивним чином пов`язані загальною формулою, яка в кінцевому підсумку визначає і графік гармонічних коливань. Щоб більш предметно розібратися, що він собою являє, слід зазначити, що є й інші параметричні показники - амплітуда, фаза, циклічна частота. Їх використання дозволяє застосувати для опису коливальних процесів тригонометричні функції. Самі поширеною формулою для побудови графіка є наступна: s = A sin (&omega-t + &alpha-). Ця формула, яка називається ще рівнянням гармонійних коливань, дозволяє вибудувати і графік коливального процесу, який в найпростішому вигляді являє собою звичайну синусоїду. У наведеному прикладі формули, коефіцієнти &omega- і &alpha- показують, які саме перетворення необхідно виконати з синусоїдою, щоб відобразити конкретний коливальний процес.

Відео: Відео урок по алгебре.Графік гармонійного коливання

При більш складних коливальних явищах, природно ускладнюється і їх графічне опис. Це ускладнення пов`язане з впливом двох основних чинників:

- природою процесу, тобто, тим, які саме коливання досліджуються - механічні, електромагнітні, циклічні або інші;

Відео: 26.09 Гармонійні коливання

- середовищем, в рамках якої породжуються і здійснюються коливальні явища - повітря, вода або інше.

Ці фактори, які суттєво впливають на всі параметри будь-якого коливального процесу.