Фізика - Великий довідник школяра - 2019

Коливання і хвилі
Механічні коливання. Гармонічні коливання та їхні характеристики

Механічне коливання — такий вид руху тіла, під час якого воно багаторазово проходить одні й ті самі положення.

Коливання називаються гармонічними, якщо їх характеристики (наприклад, зміщення тіла з положення рівноваги) змінюються у часі за законом синуса або косинуса.

Вільними (власними) називаються коливання, які здійснює тіло за рахунок початкової енергії, без зовнішньої дії під час коливань. Приклад: коливання математичного маятника, який відхилили від положення рівноваги і відпустили.

Деякі фізичні характеристики коливань матеріальної точки (наприклад, період, частота, циклічна частота) дуже схожі на характеристики руху матеріальної точки по колу.

Період — час одного коливання, , обернена величина — частота; , (герц), .

Величина, аналогічна кутовій швидкості обертання , називається циклічною (круговою) частотою коливань: .

Амплітудою коливаньА називається максимальне зміщення матеріальної точки з положення рівноваги: .

Рівняння гармонічних коливань . Аргумент синуса називається фазою коливань і позначається . Фаза показує, яка частина повного коливання здійснилась на даний момент часу.

Якби в початковий момент маятник не проходив через положення рівноваги, тобто нитка математичного маятника утворювала б кут з вертикаллю, то рівняння коливань мало б вигляд , де весь вираз у дужках — фаза коливань, а — початкова фаза коливань.