§ 30 Величины, характеризующие колебательное движение
Чтобы описать колебательное движение количественно, используют несколько основных физических величин.
Амплитуда
Амплитуда колебаний (A) — это максимальное отклонение тела от положения равновесия. Она показывает, на какое наибольшее расстояние система отклоняется в одну сторону.
Амплитуту выражают в метрах, сантиметрах или — если речь идёт об угловых колебаниях — в градусах.
Период
Период колебаний (T) — время, за которое происходит одно полное повторение движения.
Измеряется в секундах.
Частота
Частота колебаний (ν) — количество колебаний, совершаемых системой за одну секунду.
Связана с периодом формулой:
ν = 1 / T
Единица частоты — герц (Гц), где 1 Гц соответствует одному колебанию в секунду.
Собственная частота
Если колебания совершаются без потерь энергии — без трения и сопротивления среды — их называют свободными, а соответствующая частота называется собственной.
Например, у пружинного маятника собственная частота определяется его массой и жёсткостью пружины.
Фаза колебаний
Колебания могут происходить:
- в одинаковой фазе, когда движения нескольких тел совпадают и происходят синхронно;
- в противоположных фазах, если в момент времени одно тело смещено вправо, а другое — влево.
Фаза позволяет однозначно указать состояние колеблющейся системы в определённый момент.
Таким образом, чтобы полноценно описать колебательное движение, необходимо знать его амплитуду, период или частоту и фазу.