Колебательные движения в природе и в биологических объектах. Гармонические колебания и их характеристики

Колебательным движением называется процесс, при котором система, многократно отклоняясь от положения равновесия, каждый раз вновь возвращается к нему. Если возврат осуществляется через равные промежутки времени, то колебание называется периодическим. Примером периодических процессов являются колебание струны гитары, суточное и годичное изменение температуры воздуха, биение сердца, дыхание, переменный ток, движение маятника часов и т.д.

Простейшим видом периодического колебательного движения является гармоническое колебание.

Гармоническим называется колебание, в котором изменение колеблющейся величины (смещения, скорости, ускорения) происходит по закону синуса или косинуса. Например, колебание математического маятника, переменный ток и т.д.

Основными характеристиками колебательного движения являются:

1. Смещение х - расстояние от колеблющейся точки до положения равновесия. Измеряется в метрах(м ), при гармоническом колебании изменяется по закону: .

2. Амплитуда А – максимальное смещение, измеряется в метрах (м).

3. Период колебания Т - время, за которое происходит одно полное колебание, измеряется в секундах (с).

4. Частота колебаний - число полных колебаний, совершаемых в единицу времени, измеряется в Герцах (1 Гц= с^-1). Частота с периодом колебаний Т, связана соотношением

5. Круговая (циклическая) частота - число полных колебаний, совершаемых за секунд. Измеряется в

6. Фаза колебаний - угловая величина, определяющая смещение в любой момент времени. Измеряется в радианах(рад.).

7. Начальная фаза - угловая величина, определяющая смещение в начальный момент времени. Измеряется в радианах(рад). Если , то уравнение смещения примет вид . (1)