Вынужденные колебания

Как мы видели, частота свободных колебаний определяется свойствами самой системы (например, длиной нити для математического маятника; массой груза и жёсткостью пружины для пружинного маятника). Поэтому частоту свободных колебаний называют собственной частотой. Обычно её обозначают ν₀.

Тело или система тел может также совершать колебания под действием внешней периодически изменяющейся силы. Скажем, качели можно раскачивать, периодически их подталкивая.

Колебания, совершаемые под действием внешней периодически изменяющейся силы, называют вынужденными колебаниями.

Вынужденные колебания, если они происходят длительное время, совершаются с частотой изменения внешней силы.

Резонанс

Вынужденные колебания могут продолжаться сколь угодно долго даже при наличии трения, потому что в этом случае работа периодической внешней силы всё время восполняет обусловленную трением потерю механической энергии.

На рисунке 10.3 приведены полученные из опыта графики зависимости амплитуды x_max вынужденных колебаний от частоты v внешней силы для двух значений силы трения.

Рис. 10.3

Мы видим, что чем ближе частота ν внешней силы к собственной частоте ν₀, тем больше амплитуда вынужденных колебаний.

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний в случае, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой, называют резонансом.

Чем меньше сила трения в системе, тем выше резонансный максимум (его называют часто резонансным пиком).

18. Какому из двух графиков на рисунке 10.3 соответствует большая сила трения?

Окончание >>>