Колебательные движения. Уравнения колебаний. Распространение колебаний в упругой среде. Волны, их характеристики.
Колебательные движения – движения, которые повторяются во времени и пространстве. Свободные колебания происходят под действием внутренних сил системы. Внутренние силы возникают при выведении системы из состояния равновесия и стремятся вернуть систему в состояние равновесия.
Математический маятник – материальная точка, подвешенная на невесомой, нерастяжимой нити. Смещение (х) – расстояние от положения равновесия. Амплитуда(А=Хmах) - максимальное смещение от положения равновесия.
Свободные колебания -колебания, происходящие под действием внутренней силы.
Вынужденные колебания - колебания, происходящие под действием внешней вынуждающей силы. Период (Т) – время одного полного колебания. Частота(v) – число полных колебаний за 1секунду. Колебания, происходящие по закону синуса или косинуса - гармонические колебания. Период свободных колебаний математического маятника зависит только от его длины.
l - длина маятника; g=9,8м/с2 - ускорение свободного падения.
Колебания, происходящие по закону синуса
| Время t, с | Смещение х, м | Скорость v, м/с | Ускорение, а, м/с | Сила F, Н | Кинети ческая энергия Ек, Дж | Потен циальная энергия Еп,Дж |
| макс | макс | |||||
| 1/4Т | макс | макс | макс | макс | ||
| 1/2Т | -макс | макс | ||||
| 3/4Т | -макс | -макс | -макс | макс | ||
| Т | макс | макс |
Периодические изменения физической величины называют колебаниями этой величины. х, v, а, F, Ек, Еп совершают гармонические колебания Колебания, происходящие по закону косинуса
Составить таблицу, написать уравнения смещения, скорости, ускорения.
Превращения энергии при свободных колебаниях
При свободных механических колебаниях кинетическая и потенциальная энергии изменяются периодически. При максимальном отклонении тела от положения равновесия его скорость, а следовательно, и кинетическая энергия обращаются в нуль. В этом положении потенциальная энергия колеблющегося тела достигает максимального значения. Для груза на горизонтально расположенной пружине потенциальная энергия – это энергия упругих деформаций пружины. Для математического маятника – это энергия в поле тяготения Земли. 
Затухающие колебания
В реальных условиях любая колебательная система находится под воздействием сил трения (сопротивления). При этом часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию теплового движения атомов и молекул, и колебания становятся затухающими
Частота свободных колебаний зависит от скорости их затухания. При возрастании сил трения собственная частота уменьшается. Однако, изменение собственной частоты становится заметным лишь при достаточно больших силах трения, когда собственные колебания затухают быстро.
Важной характеристикой колебательной системы, совершающей свободные затухающие колебания, является добротность Q.
,число N полных колебаний, совершаемых системой за время затухания τ, умноженное на π.Чем медленнее происходит затухание свободных колебаний, тем выше добротность Q колебательной системы.
Резонанс - резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении собственной частоты системы с частотой вынуждающей силы.