Коливальний рух. Математичний та пружинний маятники

Коливаннями називають фізичні процеси, які точно чи майже точно повторюються через однакові проміжки часу. Коливання бувають механічними та електромагнітними. З коливаннями ми зустрічаємося не тільки в техніці, а й у природі та житті людини. Наприклад, коливається поршень двигуна, листя дерев, струни музичних інструментів, б’ється серце. Головною особливістю коливального руху є його періодичність.

Існує два види коливального руху: вільні і вимушені коливання.

Вільні коливання — це коливання, які відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасної дії зовнішніх сил.

Система тіл, які можуть виконувати вільні коливання, називається коливальною системою.

Вимушені коливання — коливання, що виникають під дією зовнішніх сил, які змінюються з часом за модулем та напрямом.

Вільні коливання не можуть існувати вічно, поступово їх амплітуда зменшується, коливання затухають. Коливання, амплітуда яких з часом зменшується, називаються затухаючими.

Характеристики коливального руху:

• Амплітуда — модуль найбільшого відхилення тіла від положення рівноваги. Позначається літерою А та вимірюється в метрах.

• Період — мінімальний проміжок часу, за який відбувається одне коливання. Період позначається літерою Т та вимірюється в секундах.

• Частота — число коливань за одиницю часу. Позначається літерою ν та вимірюється в герцах. Частота обернено пропорційна періоду, тому для того щоб знайти частоту, необхідно одиницю поділити на період.

Цікавим і важливим прикладом коливального руху є рух маятника. Маятник називається математичним, якщо він є точковим тілом, підвішеним до нерозтяжної й невагомої нитки. Тіло, підвішене на пружину, так само буде коливатися. Такий маятник називають пружинним. Період коливання математичного маятника не залежить ні від маси тіла, ні від амплітуди коливань. Період пружинного маятника так само не залежить від амплітуди коливань.