Период колебаний

Важнейшим параметром, требуемым при расчетах колебательных и волновых процессов, является период колебаний. Он входит во многие формулы, и является одним из базовых. Рассмотрим это понятие.

Колебательный процесс

Одними из самых частых процессов в Природе являются колебательные. Как правило, любой колебательный процесс состоит в том, что некоторый параметр рассматриваемой системы изменяет свое значение, периодически отклоняясь то в одну, то в другую сторону от некоторого положения равновесия.

Колебательные процессы в природе

Рис. 1. Колебательные процессы в природе.

Колебания маятника

Простейший пример колебательного процесса – маятник, легкая нить с грузом на конце. Отклоним его от равновесия в крайнее положение, а потом отпустим (чтобы уменьшить влияние трения, отклонение должно быть намного меньше длины нити).

Груз, начнет движение к противоположной крайней точке. Здесь его скорость упадет до нуля, и он качнется в обратную сторону до начального положения. (Реальный маятник имеет потери на трение, и немного не дойдет до начальной точки, но этим небольшим отклонением можно пренебречь).

Рис. 2. Колебания маятника.

Полное движение, которое начинается от начальной точки и продолжается до ближайшего возвращение в нее, называется колебанием.

Период колебаний

Если сравнить несколько последовательных колебаний, то можно заметить, что они очень похожи. При этом каждое колебание длится одно и то же время.

Время за которое происходит одно колебание, называется периодом колебаний. Обозначается большой латинской буквой $Т$.

Рис. 3. Период колебаний на графике.

Напомним, время в системе СИ измеряется в секундах. Если период очень мал, берутся дробные единицы – миллисекунда (мс, $ 10^{-3}$ сек), микросекунда (мкс, $ 10^{-6}$ сек), наносекунда (нс, $ 10^{-9}$ сек)

Как правило, измерить период одного колебания не всегда легко, поскольку маятник непрерывно движется. Однако, учитывая, что все колебания маятника одинаковы, для определения периода колебания можно произвести расчет, исходя из нескольких колебаний.

Формула периода колебаний имеет вид:

$$Т={t\over N},$$

где:

  • N – число колебаний;
  • t – время, за которое эти колебания были совершены (сек).

Человек непосредственно может различать периоды колебаний от 50 микросекунд (самый высокий звук) до десятилетий (например, 12 лет – год на Юпитере). А в хозяйстве и технике человек может иметь дело с периодами колебаний от $10^{-6}$ нс (период рентгеновского излучения) и до 250 млн. лет (время обращения Солнечной Системы вокруг центра нашей галактики).

Что мы узнали?

Одно колебание маятника (или другого колеблющегося объекта) – это движение от точки максимального отклонения и до возвращения в эту точку. Время, за которое совершается одно колебание, называется периодом колебаний.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    Колебание - это …

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    
  • Егор Князев
    5/5

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.9. Всего получено оценок: 43.

Предметы