МЕХАНІЧНІ І ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ
Розділ 3 Коливання і хвилі
§ 20. КОЛИВАЛЬНИЙ РУХ. ПЕРІОД І ЧАСТОТА КОЛИВАНЬ
Як вам вже відомо з попередніх класів, коливаннями або коливальними рухами називають такі види механічного руху чи зміни стану системи, які періодично повторюються в часі, наприклад, механічні коливання тіла на пружині, коливання маятників, коливання струн, вібрації фундаментів будівель, електромагнітні коливання в коливальному контурі.
За фізичною природою коливання поділяють
Коливання притаманні всім явищам природи. Пульсують зорі і обертаються планети Сонячної системи, у земній атмосфері та іоносфері циркулюють потоки заряджених і нейтральних частинок, вітри збуджують коливання і хвилі на поверхні водойм. Всередині будь-якого живого організму безперервно відбуваються процеси, які ритмічно повторюються, наприклад
Світло – це також коливання, але електромагнітні. За допомогою електромагнітних коливань, які поширюються в просторі, можна здійснювати радіозв’язок, радіолокацію, передавати телевізійні передачі, а також лікувати деякі хвороби. Перелічити всі види коливань неможливо.
Наведені приклади механічних і електромагнітних коливань з першого погляду мають мало спільного. Проте під час їх дослідження було виявлено цікаву закономірність: різні за фізичною природою коливання описуються однаковими математичними рівняннями, що значно полегшує їх вивчення.
Пристрої, в яких можуть здійснюватися коливання, називають коливальними системами. Будь-яка коливальна система має положення рівноваги. Нерухома система обов’язково перебуває в такому положенні. Сама по собі система не може вийти з положення рівноваги; для цього необхідний вплив зовнішньої сили.
Важлива особливість коливальних рухів – їх періодичність, тобто точна або наближена повторюваність руху тіл через рівні інтервали часу. Мінімальний інтервал часу, через який відбувається повторення руху тіла, називають періодом коливань.
Період коливань позначають літерою Т. Його одиницею в СІ є одна секунда (1 с).
Кількість коливань, здійснених за одиницю часу, називають частотою коливань v.
Одиницею частоти в СІ є один герц (1 Гц).
Вона названа так на честь відомого німецького фізика Г. Герца. Якщо частота коливань v = 1 Гц, то це означає, що відбувається одне коливання за секунду. Приблизно з такою частотою б’ється людське серце. Якгц о v = 50 Гц, то відбуваються 50 коливань за секунду.
Частота коливань – це величина, обернена до періоду: