ГЛАВА 2 МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ЗВУК
§ 29 Колебательное движение. Свободные колебания
Колебательные процессы встречаются практически во всех областях природы и техники: от покачивания ветвей деревьев и вибраций мостов до звучания струн музыкальных инструментов, движения маятников и распространения звуковых волн. Даже в живых организмах происходят колебания — например, работа сердца или вибрация голосовых связок.
Колебаниями называют такие движения, при которых тело многократно проходит через положение равновесия, перемещаясь попеременно в противоположные стороны. Если движения повторяются через одинаковые промежутки времени, то они считаются периодическими, а время одного полного цикла называют периодом колебаний.
Характерный пример — пружинный маятник: шарик, присоединённый к пружине, сначала отклоняют от положения равновесия, а затем отпускают. Пружина при этом то растягивается, то сжимается, и возникающая сила упругости, направленная к равновесному положению, заставляет шарик двигаться туда и обратно. Такой проход туда–обратно составляет одно полное колебание.
Если колебания происходят за счёт энергии, сообщённой системе заранее, и не требуют дальнейшего внешнего воздействия, их называют свободными колебаниями. Системы, способные совершать такие движения (например, пружинный или нитяной маятник), называют колебательными системами. Общее для них свойство — наличие устойчивого положения равновесия и сил, которые стремятся вернуть тело к этому положению при любом отклонении.