Амплитуда, период и частота колебаний

При колебаниях отклонение тела от положения равновесия изменяется от нуля до некоторого наибольшего значения.

Наибольшее смещение колеблющегося тела от положения равновесия называют амплитудой колебаний.

Пружинный маятник совершил одно полное колебание. Чему равен пройденный грузом путь, если амплитуда колебаний 2 см?

Если понаблюдать за колеблющимся маятником достаточно долго, то можно заметить, что амплитуда его колебаний постепенно уменьшается. Такие колебания называют затухающими. Колебания затухают вследствие трения и сопротивления среды. Например, если поместить колеблющийся маятник в воду, колебания затухнут намного быстрее, потому что сопротивление воды намного больше, чем сопротивление воздуха.

Если периодически подталкивать маятник, амплитуда его колебаний будет оставаться неизменной. Такие колебания называют незатухающими. Для маятниковых часов изобрели специальное устройство, с помощью которого маятник сам управляет этими «подталкиваниями», поэтому колебания маятника часов являются незатухающими.

Промежуток времени Т, в течение которого происходит одно полное колебание, называют периодом колебаний.

Полное колебание совершается, например, за время, когда тело из одного крайнего положения возвращается в это же крайнее положение.

Частотой колебаний ν называют физическую величину, равную числу колебаний за единицу времени.

Период и частота связаны соотношением

Это соотношение выводится точно так же, как и для движения по окружности (см. § 5. Равномерное движение по окружности).

Единицу частоты колебаний называют герц (Гц):

герц

При частоте 1 Гц тело совершает одно колебание в секунду, а при частоте 1000 Гц (1 кГц) тело совершает 1000 колебаний в секунду.

Маятник за 10 с совершил 40 полных колебаний. Каковы период и частота колебаний?

РЕШИМ ЗАДАЧУ

Качели за 1 с прошли из крайнего левого положения (рис. 15.3, а) в крайнее правое (рис. 15.3, б). Чему равны период и частота колебаний качелей?

Какой части периода соответствует это движение качелей?

Рис. 15.3. Какой части периода соответствует это движение качелей?

Р е ш е н и е. Из крайнего левого положения в крайнее правое качели проходят за половину периода колебаний, потому что за весь период они проходят из крайнего левого положения в крайнее правое и возвращаются обратно. Значит, в данном случае период колебаний равен 2 с. При этом частота колебаний равна 0,5 Гц.

О т в е т: 2 с; 0,5 Гц.