Параметри коливального руху
Існують характерні кількісні ознаки коливального руху, які дозволяють відрізнити його від інших коливань і за певних умов зберігають свої числові значення. Їх називають параметрами коливального руху.
Першим таким ознакою коливального руху є його періодичність. Величину Т, що характеризує періодичність коливального руху, називають періодом коливання. Період коливання вимірюють часом, витраченим на одне повне коливання, і висловлюють в секундах.
Іншим характерною ознакою коливання є його частота (швидкість повторюваності), що позначається ν (грец. «Ню»). Величину ν. характеризує швидкість повторюваності коливального руху, називають частотою коливань. Частоту коливань тіла вимірюють кількістю повних коливань за одиницю часу:
Виведемо одиницю частоти:
ν = 1/1 с = 1 с -1 = 1 Гц.
За одиницю частоти коливань приймають герц (Гц). Герцем називають таку частоту коливань тіла, при якій воно здійснює одне повне коливання за одну секунду.
Третім характерною ознакою коливального руху є його амплітуда. Амплітудою А називається величина максимального відхилення що хитається точки від положення її стійкої рівноваги. На рис. 24.2 амплітуда коливання точки O дорівнює ОВ.
Отже, у коливального руху точки є три параметра. період Т, частота V і амплітуда А. Оскільки величини T і ν пов'язані формулою (24.1), для опису коливального руху можна користуватися будь-який з них (Т або ν) і амплітудою А.
Коливання точки, які відбуваються з постійною амплітудою, називають незатухающими. а коливання з поступово зменшується амплітудою - затухаючими. Згадаймо, що затухаючими коливаннями є вільні коливання. Слід мати на увазі, що незгасаючі коливання можуть бути не тільки власними. Вимушені коливання теж відбуваються з постійною амплітудою. Оскільки опір середовища викликає перетворення механічної енергії у внутрішню, енергія коливається точки при кожному коливанні повинна поповнюватися за рахунок роботи періодично мінливого зовнішнього сили. Прикладом таких коливань служать незгасаючі коливання маятника в годиннику, де енергія маятника поповнюється за рахунок енергії стислої пружини. Відзначимо, що період вимушених коливань завжди збігається з періодом зміни змушує сили.
Енергія коливального руху визначається його параметрами і масою тіла, що коливається. В теорії коливань доводиться, що надлишкова енергія коливається матеріальної точки прямо пропорційна її масі, квадрату амплітуди і квадрату частоти коливань.