по общей физике по программе

ГЛАВА 1. Теоритическое введение
1.1 Механические колебания.
Природа и технология в значительной степени зависят от тел и устройств, способных к автономным периодическим движениям. Эти движения, известные как свободные колебания, происходят без воздействия внешних сил. Например, если вы толкнете или переместите груз, подвешенный на веревке, он начнет раскачиваться, демонстрируя периодическое движение сам по себе. Аналогично, первоначальный удар, нанесенный воде в стакане, грузу, подвешенному на пружине, повозке или автомобилю с ее пружинами, качелям, зажатой металлической пластине, натянутой струне или стрелке компаса, приведет к периодическим колебаниям. Такие тела или совокупности тел, обладающие способностью автономно совершать периодические движения, называются колебательными системами. Все колебательные системы обладают несколькими общими свойствами. Рассмотрим основные из них. Во-первых, каждая колебательная система обладает устойчивым состоянием равновесия. В случае физического маятника это соответствует положению, при котором центр масс подвешенного шара совпадает по вертикали с точкой подвешивания. Для вертикального пружинного маятника положение равновесия возникает, когда сила тяжести уравновешивается силой упругости пружины. Аналогично, для горизонтального пружинного маятника состояние равновесия достигается, когда обе пружины деформируются одинаковым образом.
Б)после выведения колеблющейся системы из устойчивого положения равновесия возникает сила, которая возвращает систему в устойчивое положение.
. Происхождение этой силы может быть различным. Например, для естественного маятника это результат силы тяжести нити и силы реакции, а для маятниковых пружин - силы упругости пружин.
В) вернувшись в устойчивое состояние, колеблющееся тело не может немедленно остановиться. Его действие предотвращает это.
Эти свойства приводят к тому, что если колебательная система каким-то образом выйдет из состояния постоянного равновесия, то при отсутствии внешних сил в ней будут возникать колебания и сохраняться в течение некоторого времени.
Колебания характеризуются:
период,
частота,
амплитуда
фаза колебаний.
Определение :
Продолжительность колебания называется периодом колебаний.
Период обозначается буквой Т выражается в секундах.
Колебания также характеризуются частотой колебаний. Частота колебаний - это количество колебаний в единицу времени. Частота обозначается греческой буквой P. единицей измерения частоты является частота колебаний, при которой происходит одно колебание в единицу времени.
. Эта единица называется герц ( Гц ): 1 Гц = 1 с -1 .
Связь между периодом колебаний и их частотой следующая:

За время t происходит N полных колебаний , тогда период колебаний определяется формулой:
Амплитуда – это наибольшее смещение колеблющейся величины от положения равновесия.
Фаза колебаний – это физическая величина определяющая отклонение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени.
Вынужденные колебание
Выше мы говорили о свободных колебаниях, то есть о свободных осцилляциях.периодические движения, совершаемые колебательной системой, если ее вывести из равновесия, а затем предоставить самой себе.
Но бывают случаи, когда периодическое движение тела происходит не свободно, а в результате действия периодически меняющейся силы. Колебания, возникающие под действием внешней периодической силы, называются вынужденными.
Например, окна в квартире выбило, когда по дому проехал тяжелый грузовик..
Они были вызваны колебаниями земли и воздуха, создаваемыми проезжающим грузовиком.
Когда кто-то разговаривает по телефону, диафрагма микрофона колеблется из-за колебаний воздуха, а воздух колеблется из-за колебаний голосовых связок. Корпуса всех машин и рабочих механизмов также подвержены принудительной вибрации.
Вынужденные вибрации вызываются диффузором динамика и иглой швейной машины.
Предположим, что механическая колебательная система подвергается воздействию внешней силы, которая изменяется со временем в соответствии с гармоническим законом