Колебания

При изучении этой темы следует прежде всего усвоить понятия: осциллятор (система, совершающая механические, электромагнитные или другие колебания), гармонический осциллятор (осциллятор, в котором колеблющаяся физическая величина меняется по закону синуса или косинуса), классический осциллятор (осциллятор, имеющий непрерыв­ный набор значений энергии, т.е. подчиняющийся законам классической фи­зики).

Механическим осциллятором являются, например, маятники - математический, физический, пружинный; электромагнитный осциллятор - колебатель­ный контур. Рекомендуется параллельно изучать механические и электро­магнитные колебания. При этом следует усвоить их основные характерис­тики: амплитуда, фаза, частота, период и др. Студент должен обратить внимание на то обстоятельство, что колебания разной физической приро­ды описываются одинаковыми математическими выражениями. Это и служит обоснованием целесообразности их параллельного изучения.

Чрезвычайно важно понять, что любые сложные колебания осцилля­тора можно представить как совокупность некоторого числа одновремен­но совершающихся с разными амплитудами и частотами гармонических колебаний. Поэтому необходимо хорошо усвоить гармоническое колебаниеосциллятора.

В данной теме студенту надо усвоить принятую классификацию колебаний: собственные - это колебания, которые совершаются под действием упругой (или квазиупругой) силы; свободные - это колебания, которые совершаются под действием упругой силы и силы трения (сопротивления), а вынужденные - это колебания, которые совершаются под действием упру­гой силы, силы трения и внешней периодической силы. Необходимо уметь записать уравнение каждого вида колебаний в дифференциальной и интегральной формах, рассчитать кинематические (например, скорость, ускорение, период) и динамические (например, действующую на осциллятор силу, энергию осциллятора) параметры. Необходимо видеть общие и отличитель­ные свойства собственных, свободных и вынужденных колебаний осциллято­ра, знать, где встречаются и применяются те или иные виды колебаний.

Важное место в рассматриваемой теме занимает вопрос: сложение одинаково направленных и взаимно перпендикулярных гармонических колебаний.