Законы сохранения в механике статика и гидродинамика механические колебания и волны основы термодинамики

Тема 25.
ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. РЕЗОНАНС
В ТЕХНИКЕ
Происходящие в какой-либо среде свободные колебания являются 
затухающими (рис. 5.5), потому что колеблющееся тело в период 
колебания встречает сопротивление со стороны среды в результате трения.
В воде 
В воздухе
x
0
x
0
t
t
Рис. 5.5.
По этой причине свободными колебаниями на практике не пользуются.

---

87
Чтобы колебания не затухали, требуется периодически пополнять 
использованную энергию. Для этого на колеблющую систему нужно 
периодически воздействовать с помощью внешних сил. Простой 
макет такого оборудования, где со стороны действует внешняя сила, 
приводится на рисунке 5.6. Если груз, подвешенный на пружине, 
потянуть и отпустить, то он будет колебаться. Если в это время крутить 
ручку железной оси, к которой подвешена пружина, то колебания не 
угаснут. 
Колебания системы, которые происходят под периодическим 
воздействием внешних сил, называются вынужденными колебаниями.
Периодически меняющаяся внешняя сила, которая создает эти 
вынужденные колебания, называется 
вынуждающей силой.
Можно привести множество примеров вынужденных колебаний 
из повседневной жизни. Мембраны радиодинамиков ваших любимых 
радиоприемников, 
магнитофонов, 
телевизоров 
колеблются 
под 
воздействием проходящего через них вынуждающего тока. Когда рядом 
с домом или классом проезжают большегрузные автомобили, то вы 
слышите, как дребезжат стекла. Пневматические молотки (отбойные 
молотки), с помощью которых ломают бетонные конструкции (фундамент, 
столбы), рушат горные породы, тоже работают под воздействием 
периодических внешних сил. Чтобы воспользоваться вынужденными 
колебаниями или избавиться от них, нужно изучить это явление. С 
помощью оборудования, приведенного на рисунке 5.6, рассмотрим 
воздействие внешних вынуждающих сил на колебания, происходящие в 
колебательной системе.
Пружина (3) с подвешенным грузом 
(4) висит на крючке (2). Кончик крючка 
имеет форму кольца, и может скользить 
по металлической оси (1), согнутой в виде 
дуги. Когда ось начинает вращаться под 
воздействием внешней силы, колебания груза 
сначала немножко отстают, а затем совпадают 
с вращением оси. 
Колебание становится 
устойчивым
.
Сколько раз за единицу времени будет 
вращаться ось, столько же раз будет 
колебаться пружина с грузом.
4
3
1
2
Рис. 5.6.

---

88
Значит,