Вынужденные колебания. Резонанс
График идеализированного собственного колебания представляет собой синусоиду или косинусоїду. Однако в любой реальной колебательной системе, вследствие неизбежности действия сил трения и сопротивления, собственные колебания затухают, т.е. их амплитуда уменьшается со временем.
В природе и технике очень часто реализуются не собственные, а вынужденные колебания, то есть колебания под действием внешней (змушуючої) силы. Примеры: вынужденные колебания осуществляют дерева и фрагменты сооружений под напором ветра; пол машинного зала на заводе; мост под ногами людей, мембрана микрофона и др.
Вынужденные колебания могут быть
незгасаючими, если внешнее воздействие будет компенсировать уменьшение энергии в системе, вызванное действием сил трения и сопротивления.
Особым проявлением действия змушуючої силы есть явление
резонанса - резкого (резкого) возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты собственных колебаний системы
(или
) и частоты
(или
), с которой изменяется змушуюча сила.
Пример первых проявлений разрушительного действия резонанса: разрушение подвесных мостов через реку Луару во Франции в конце X
IX в. и в России в начале ХХ в. через реку Фонтанка. В первом случае солдаты шагали по мосту в ногу, во втором - гарцевали конные гренадеры.
Для ослабления вредного воздействия резонанса в технике используют гасители колебаний (демпферы), резиновые и войлочные прокладки.
Но резонанс может быть не только вредным. Примеры полезных проявлений резонанса: усиление звука музыкальными инструментами (корпус гитары, мехи баяна), настройка радиоприемника на частоту нужной радиостанции.