Procesy oscylacyjne - jeden z największychpowszechne zjawiska w przyrodzie. Ich badania dotyczą różnych dziedzin wiedzy, przede wszystkim fizyki. Aby odpowiedzieć na pytanie, które wibracje nazywa się wolnymi, należy wziąć pod uwagę, że ta kategoria jest pierwszą w badaniu całej różnorodności zjawisk oscylacyjnych występujących w przyrodzie.
Istnieją następujące ich typy, sklasyfikowane z następujących powodów.
Ze względu na charakter fizyczny rozróżnia się drgania mechaniczne, elektromagnetyczne i mieszane, łączące cechy już wspomnianych.
Zgodnie z metodą przepływu w środowisku rozróżnia się oscylacje:
- wymuszone, czyli te, które są spowodowane ipowstają pod wpływem różnego rodzaju zewnętrznych zakłóceń środowiska, w którym występują. W takim przypadku należy przestrzegać warunku okresowości tych zakłóceń;
- drgania swobodne, zwane teżwewnętrzne, które są inicjowane przez wewnętrzne właściwości układu i które charakteryzują się obowiązkowym tłumieniem, gdy działanie sił wewnętrznych ustaje lub maleje;
- oscylacje własne - te, które charakteryzują sięobecność pewnego potencjału (energii potencjalnej) w systemie, który zapewnia wykonanie oscylacji. Najważniejszą rzeczą niż oscylacje swobodne różniące się od oscylacji własnych jest zależność amplitudy nie od początkowego impulsu inicjującego siły, ale od charakterystyki samego układu fizycznego;
- parametryczne - są to oscylacje, które powstają, gdy układowi oscylacyjnemu celowo przypisuje się parametr będący przejawem właściwości środowiska zewnętrznego;
- fluktuacje losowe to takie, w których czynniki wpływające na proces oscylacyjny są losowe, a nie parametryczne.
Podsumowując te cechy, można dokonaćwniosek, że w najbardziej ogólnej postaci fluktuacje są zmianami w pewnym układzie z określoną częstotliwością w odniesieniu do jego stanu równowagi. Najczęstszymi sferami przejawiania się procesów oscylacyjnych w przyrodzie są zjawiska mechaniczne, chemiczne, falowe i elektryczne, astronomiczne, elektromagnetyczne i inne. Wspólną właściwością wszystkich bez wyjątku trybów wibracji jest to, że są one bezpośrednio związane z przemianą energii - przemianą jednego rodzaju energii w inny.
Как уже отмечалось, исходной точкой в badanie natury procesów oscylacyjnych jest badaniem tego typu, jak swobodne oscylacje. Ich głównymi cechami są następujące parametry:
- amplituda (A) - największe odchylenie układu od stanu równowagi (najczęściej używana jest wartość średnia);
- okres (T) - określony przedział czasu, w którym można ustalić powtarzalność stanów systemu;
- częstotliwość drgań własnych (f) - liczba drgań, jakie układ wytwarza w określonej jednostce czasu. Ten parametr jest mierzony w hercach (Hz).
Związek między tymi parametrami odzwierciedla wzór, którycharakteryzuje drgania swobodne jako zjawisko. Dla różnych układów oscylacyjnych parametry w tym wzorze są zawarte w różnych kombinacjach, w zależności od tego, który konkretny układ jest brany pod uwagę.
Na przykład w najprostszym obwodzie oscylacyjnym okres i częstotliwość są powiązane wzorem: f = 1 / T, widać z niego, że okres i częstotliwość są wartościami odwrotnymi.
Jeśli weźmiemy pod uwagę swobodne wibracje, towystępują w układzie, takim jak statycznie ustalona sprężyna o określonej sprężystości (k), to w tym miejscu należy zwrócić się do drugiej zasady Newtona. Biorąc to pod uwagę, wzór odzwierciedlający właściwości rozpatrywanego układu oscylacyjnego przybierze postać: F = -kx. Sugeruje to, że jeśli pominiemy wartości sił tarcia i przyjmiemy masę jako wartość stałą, to taki układ będzie zawsze oscylował w tym samym okresie, nawet przy różnych amplitudach i warunkach początkowych ich wystąpienia.
