Drgania i oscylacje
Drgania, znane również jako oscylacje, to procesy, w których pewne wielkości fizyczne zmieniają się okresowo, przechodząc przez stan równowagi. Układ drgający nazywamy oscylatorem.
Rodzaje drgań
W fizyce wyróżniamy kilka typów drgań:
- Drgania mechaniczne: np. wahadło, sprężyna, struny, cząsteczki powietrza w instrumentach muzycznych.
- Drgania elektromagnetyczne: zmiany pól elektrycznych i magnetycznych w falach elektromagnetycznych.
- Drgania elektryczne: np. drgania kryształów, cząsteczek gazu, jonów w ciałach stałych.
- Drgania magnetyczne: np. drgania jąder atomowych pod wpływem fal elektromagnetycznych.
Klasyfikacja drgań
Drgania klasyfikowane są według różnych kryteriów:
- Deterministyczne i niedeterministyczne
- Okresowe (w tym harmoniczne) i nieokresowe (w tym prawie okresowe)
- Swobodne i nieautonomiczne (w tym wymuszone, sprzężone, parametryczne)
- Liniowe i nieliniowe
- Nietłumione i tłumione
- Jedno-, wielo- i nieskończono-stopniowe
Rodzaje drgań w szczególności
Drgania okresowe
Drgania okresowe powtarzają się w równych odstępach czasu, a ich szczególnym przypadkiem są drgania harmoniczne, gdzie siła jest proporcjonalna do wychylenia od położenia równowagi.
Drgania swobodne
Drgania swobodne zachodzą, gdy na układ nie działają zewnętrzne siły. Energia drgań pozostaje stała, a jedynie zmienia się położenie równowagi.
Drgania nieautonomiczne
Drgania te zachodzą pod wpływem zewnętrznych sił, co może prowadzić do rezonansu, gdy częstotliwość siły wymuszającej zbliża się do częstotliwości drgań własnych układu.
Drgania tłumione
W drganiach tłumionych energia zmniejsza się z powodu oddziaływania z siłami tarcia, co prowadzi do przekształcania energii w ciepło. Przykładem zastosowania jest rezonans magnetyczny w medycynie.
Drgania samowzbudne
Drgania samowzbudne powstają, gdy energia drgań jest utrzymywana na stałym poziomie dzięki dostarczaniu energii do układu, nawet przy obecności tłumienia.
