А. Колебательное движение
Колебательное движение. Свободные колебания в идеальных колебательных системах
Движение, при котором состояния движения тела с течением времени повторяются, причем тело проходит через положение устойчивого равновесия поочередно в противоположных направлениях, называют механическим колебательным движением.
Если состояния движения тела повторяются через определенные промежутки времени, то колебания являются периодическими.
Физическую систему (тело), в которой при отклонении от положения равновесия возникают и существуют колебания, называют колебательной системой.
Колебательный процесс в системе может происходить под действием как внешних, так и внутренних сил.
Колебания, происходящие в системе под действием только внутренних сил, называются свободными.
Для того чтобы в системе возникли свободные колебания, необходимо:
1. Наличие положения устойчивого равновесия системы.
Так, свободные колебания возникнут в системе, изображенной на рисунке 13.1, а; в случаях б и в они не возникнут.
2. Наличие у материальной точки избыточной механической энергии по сравнению с ее энергией в положении устойчивого равновесия. Так, в системе (рис. 13.1, а) надо, например, тело вывести из положения равновесия: т.е. сообщить избыток потенциальной энергии.
3. Действие на материальную точку возвращающей силы, т.е. силы, направленной всегда к положению равновесия. В системе, изображенной на рис. 13.1, а, возвращающей силой являются равнодействующая сила тяжести и сила нормальной реакции N опоры.
4. В идеальных колебательных системах силы трения отсутствуют, и возникшие колебания могут продолжаться долго. В реальных условиях колебания происходят при наличии сил сопротивления. Чтобы колебание возникло и продолжалось, избыточная энергия, полученная материальной точкой при смещении из положения устойчивого равновесия, не должна быть полностью расходована на преодоление сопротивления при возвращении в это положение.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 367-368.
