Harmonické oscilace a graf oscilačního procesu

Abychom odpověděli na otázku, jaké kmity se nazývají harmonické, je třeba mít na paměti, že tyto fyzikální jevy jsou některé z jejich nejběžnějších charakterů. Možná je obtížné určit kouli, kde neexistují harmonické oscilace. Nejběžnějšími oblastmi fyzikální teorie, v nichž jsou studovány oscilační procesy, jsou mechanika, elektrotechnika a elektronika, radiolokace a hydroakustika a další.

Všechny tyto oblasti jsou sjednoceny, bez výjimky, skutečností, že povaha oscilačních procesů je zpravidla stejná a proto pro jejich popis existuje obecná klasická teorie. Parametrické rozdíly v oscilačních procesech jsou dány pouze prostředím jejich toku a vnějšími faktory, které mohou ovlivnit vibrační pohyb. Nejjednodušší příklad vibračních pohybů, s nimiž se setkáváme každodenně v každodenním životě, jsou například oscilace kyvadlového času nebo elektrického proudu.

Oscilace podle povahy jejich toku jsou volné a harmonické. Volné oscilace oni také nazývají jejich vlastní, toto zdůrazňuje, že oni jako jejich zdroj mají vnější perturbace životního prostředí, které vedou fyzické tělo z statické rovnováhy. Příklad může sloužit jako váha, která je zavěšena na nitě a k níž budeme impulzovat nastavení určitého oscilačního procesu.

Významnější místo ve fyzické teorii je dáno studiu takového jevu jako harmonické oscilace. Studium jejich povahy jako čas a tvoří teoretický základ, na kterém je studie založené více specifických aspektů kmitavé procesy - a sice, jejich výskyt v různých prostředích - mechaniky, elektřiny, chemické transformace a reakcí.

Pro popis harmonických kmitů ve fyzice se používají základní parametry, jako je perioda a frekvence.

na předem formulovat naše tvrzení, že existuje jakási univerzálním modelem toku kmitavé procesy, a může logicky dospěla k závěru o existenci jistých univerzálních hodnot, které charakterizují tyto výkyvy na bázi. V důsledku toho jsou uvedené parametry - perioda a frekvence - společné všem typy oscilací, bez ohledu na zdroj jejich výroby a prostředí jejich toku.

Frekvence je kvantitativní množství, které ukazuje, kolikrát během určitého časového období fyzické tělo způsobilo změnu statického stavu a vrátilo se k němu. Například se dá počítat, kolikrát, stejná váha se oscilovala poté, co jsme ji tlačili až do úplného zastavení.

Období v tomto procesu bude ukazovat časový interval, pro který se tato váha odchýlí od původní polohy a vrátí se k původnímu závaží.

Při zkoumání harmonických kmitů by mělo být zřejmé, že perioda a frekvence jsou objektivně spojeny obecným vzorem, který nakonec určuje graf harmonických kmitů. Abychom lépe pochopili, co to je, je třeba poznamenat, že existují další parametrické ukazatele - amplituda, fáze, cyklické frekvence. Jejich použití umožňuje využít trigonometrické funkce pro popis oscilačních procesů. Nejběžnější vzorec pro vykreslení je následující: s = A sin (omega-t + alfa-). Tento vzorec, nazvaný rovnice harmonických kmitů, umožňuje vytvářet graf oscilačního procesu, který je v nejjednodušší formě obvyklým sinusoidem. V příkladu vzorce jsou koeficienty omega- a alfa - ukazuje, které transformace musí být provedeny se sinusoidem pro zobrazení určitého oscilačního procesu.

Při složitějších oscilačních jevech se jejich grafický popis přirozeně stává složitějším. Tato komplikace je způsobena dopadem dvou hlavních faktorů:

- povaha procesu, tj. druhu vibrací, které jsou zkoumány - mechanické, elektromagnetické, cyklické nebo jiné;

- prostředí, v němž jsou generovány a prováděny vibrační jevy - vzduch, voda nebo jinak.

Tyto faktory významně ovlivňují všechny parametry libovolného oscilačního procesu.