| Свободные колебания
|
|
| Свободные колебания — это колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. В реальной жизни все свободные колебания являются затухающими (т.е. их амплитуда, размах, уменьшается с течением времени).
| 
|
| Вынужденные колебания .
|
|
| Вынужденными колебаниями называются незатухающие колебания системы, которые вызываются действием внешней периодической силы.
|
|
| Если сила не будет периодической, то не возникнет и периодических колебаний. Например, если сила постоянна, то возникает статическое отклонение системы.
Примеры: колебания гребных винтов, лопаток турбины, качелей при раскачивании, мостов и балок при ходьбе и т.д.
|
|
| Сила, вызывающая вынужденные колебания, наз. вынуждающей (возмущающей) силой.
|
|
Если внешняя вынуждающая сила изменяется по гармоническому закону  , то в системе устанавливаются гармонические колебания с частотой внешней вынуждающей силы (процесс установления колебаний изображен на рисунке: вынужденные колебания накладываются на свободные затухающие колебания; после того, как свободные колебания прекращаются, остаются только вынужденные).
| 
|
| Резонанс.
|
|
| Явление возрастания амплитуды колебаний при приближении частоты вынуждающей силы w к собственной частоте колебательной системы w0, называется резонансом.
|
|
| Соответственно данная частота наз. резонансной частотой.
|
| При наличии трения резонансная частота несколько меньше собственной частоты колебательной системы. С энергетической точки зрения при резонансе создаются наилучшие условия для передачи энергии от внешнего источника к колебательной системе.
|
| Резонанс применяется для измерения частоты (частотомеры) вибраций, в акустике. Резонанс необходимо учитывать при расчете балок, мостов, станков и т.д.
|
|
| Автоколебания.
|
|
| Колебательная система, совершающая незатухающие колебания за счет действия источника энергии, не обладающего колебательными свойствами (периодичностью), наз. автоколебательной.
|
|
| Примеры: часы, орган, духовые инструменты, сердечнососудистая система, паровые машины и двигатели внутреннего сгорания и т.д.
|
|
| Любая автоколебательная система состоит из 4 частей:
1. колебательная система;
2. источник энергии, компенсирующий потери энергии на преодоление сопротивления;
3. клапан – устройство, регулирующее поступление энергии в колебательную систему определенными порциями и в определенный промежуток времени;
4. обратная связь – устройство для обратного воздействия автоколебательной системы на клапан, управляющее работой клапана за счет процессов в самой колебательной системе.
| 
|
| Примером механической автоколебательной системы могут быть часы с анкерным ходом.
|
|
|
| Часы с маятником
| Ручные
часы
|
| Колебательная система
| Маятник
| Балансир (маховик)
|
| Источник
энергии
| Поднятая гиря
| Заведенная пружина
|
| Клапан
| Анкер
|
| Обратная
связь
| Взаимодействие анкера
с ходовым колесом
|
