Вынужденные колебания. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вынужденные колебания - колебания, существующие в системе под действием перем. внеш. силы. Наличие внеш. силы - необходимое условие возбуждения и существования Вынужденных колебаний. Aтмосферные и океанические приливы под действием Луны, тряска автомобиля, движущегося по неровной дороге, вибрации кормовой части судна под действием гидродинамич. сил, связанных с работой гребного винта,- всё это вынужденные колебания.

Наиб. просты вынужденные колебания в линейных системах. Так, при действии периодич. внеш. силы на линейную систему возбуждаются колебания, к-рые являются суперпозицией собственных (нормальных) колебаний и вынужденных колебаний. По истечении нек-рого времени в результате диссипации собственные колебания затухают и в системе устанавливаются вынужденные колебания, имеющие ту же частоту, что и внеш. сила. Пример вынужденных колебаний в линейной системе с одной степенью свободы - электрич. колебания в контуре, состоящем из индуктивности L, ёмкости С и сопротивления R, на к-рый действует сторонняя ЭДС . Эта система описывается ур-нием

где х - заряд конденсатора. Установившиеся вынужденные колебания определяются частным решением приведённого ур-ния

T. о., эти вынужденные колебания представляют собой гармонические колебания с частотой внеш. силы, амплитуда к-рых X₀определяется амплитудой и частотой внеш. силы и параметрами системы, а фаза

- только частотой внеш. силы и параметрами системы. Наиб. значение амплитуда вынужденных колебаний достигает при приближении частоты внеш. силы к значению частоты собственных колебаний

системы, когда наступает резонанс.

При периодической, но негармонической внеш. силе вынужденных колебаний в линейной системе представляют собой суперпозицию колебаний, соответствующих отдельным гармонич. составляющим внеш. силы.

В линейных связанных системах со мн. степенями свободы характер вынужденных колебаний усложняется, в частности возбуждение вынужденных колебаний и резонансные явления наступают при приближении частоты внеш. силы к одной из частот нормальных колебаний. При этом возможны случаи, когда резонанс на нек-рых нормальных частотах отсутствует,- это имеет место, если внеш. сила "ортогональна" собств. колебанию, т. е. приложена т. о., что колебания с соответствующей конфигурацией не возбуждаются (напр., сила приложена в узле колебания).

Вынужденные колебания в линейных распределённых системах, обладающих бесконечным числом степеней свободы, сохраняют типичные черты вынужденных колебаний в системах со мн. степенями свободы. При частоте внеш. воздействия

, совпадающей с одной из собств. (нормальных) частот

системы, имеет место резонансное нарастание амплитуды колебаний с частотой

, тем большее, чем меньше затухание

. В безграничной линейной распределённой системе со сплошным спектром бегущих нормальных волн

и волновыми числами, определяемыми дисперсионным ур-нием

, резонансное возбуждение соответствует близости (равенству) фазовых скоростей одной из нормальных волн среды и волны возбуждающей силы ("пространственный" резонанс или синхронизм).

При действии внеш. силы на нелинейную систему характер имеющих место в системе колебаний существенно сложнее. Так, наряду с колебаниями, имеющими частоту внеш. силы, здесь могут появиться колебания др. частот, напр. возможно возникновение разл. гармоник внеш. силы, параметрич. возбуждение субгармоник и даже возбуждение автоколебаний. "Нелинейному резонансу" присуща зависимость резонансной частоты от амплитуды колебаний, возможность скачкообразного изменения амплитуды колебаний при медленном изменения частоты. Спектр колебаний в нелинейной системе может значительно отличаться от спектра внеш. воздействия и даже может стать сплошным, несмотря на монохроматичность внеш. воздействия (см. Стохастические колебания). Сложность колебаний в нелинейной системе при действии внеш. сил даёт возможность выделить в таких системах класс вынужденных колебаний только в простых частных случаях; в общем случае в нелинейных системах разделение вынужденных колебаний и др. видов колебаний теряет смысл.

Литература по вынужденным колебаниям

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.