Осцилаторни процеси - един от най-големитешироко разпространени феномени в природата. Техните изследвания се занимават с различни отрасли на знанието, преди всичко с физиката. За да се отговори на въпроса какви колебания се наричат свободни, трябва да се има предвид, че тази категория е първоначалната в изследването на цялото разнообразие от вибрационни феномени, които се срещат в природата.
Разграничаване на следните видове, класифицирани по следните причини.
По физически начин се прави разлика между механични, електромагнитни и смесени, съчетаващи характеристиките на вече споменатите.
Чрез метода на течане в заобикалящата среда се различават следните колебания:
- принудени, т.е. тези, които се наричат исе срещат под въздействието на различни видове външни смущения в медиите, в които те се появяват. В този случай трябва да се спазва периодичността на тези смущения;
- свободни трептения, наречени ощевътрешни, които се инициират от вътрешните свойства на системата и които се характеризират с задължително амортизиране, когато действието на вътрешните сили престава или намалява;
- авто-колебания - такива, които се характеризират сналичието на някаква потенциална (потенциална енергия) в системата, която осигурява изпълнението на трептенията. Основното е, че свободните трептения се различават от самооборотите, зависимостта на амплитудата не зависи от първоначалния пулс на иницииращата сила, а от характеристиките на самата физическа система;
- параметър - това вибрации, които се генерират при съзнателно задача осцилиращ система на всеки параметър стърчащата проява на околната среда свойства;
- произволни колебания са онези, при които факторите, влияещи на осцилаторния процес, са случайни, а не параметрични.
Обобщавайки тези характеристики, може да се направизаключението, че в най-общата форма, колебанията се повтарят с определена периодичност на определена система по отношение на нейното равновесно състояние. Най-често срещаните области на проявяване на осцилаторни процеси в природата са механични явления, химически, вълнови и електрически, астрономически, електромагнитни и други. Общото свойство на всички видове колебания, без изключение, е, че те са пряко свързани с енергийния преход - превръщането на един вид енергия в друго.
Както вече беше отбелязано, отправната точка визследване на характера на осцилаторните процеси, е изследване на такава форма като свободни колебания. Основните им характеристики са следните параметри:
- Амплитуда (А) - най-голямото отклонение на системата от нейното равновесно състояние (най-често се използва средната стойност);
- период (T) - определен период от време, през който е възможно да се определят повторения на системни състояния;
- честота на свободните колебания (е) - броя на колебанията, които системата прави за определена единица време. Този параметър се измерва в херц (Hz).
Отношението на тези параметри отразява формулата, коятохарактеризира свободните трептения като феномен. За различни осцилаторни системи, параметрите в тази формула са включени в различни комбинации, в зависимост от това коя конкретна система се разглежда.
Например, в най-проста осцилаторна верига, периодът и честотата са свързани с формулата: f = 1 / T, от която може да се види, че периодът и честотата са реципрочни.
Ако разгледаме свободните трептениясе появяват в система като например пружина, която е фиксирана статично, има определена еластичност (k), след което е необходимо да се обърнем към втория закон на Нютон. Вземайки предвид това, формулата, отразяваща свойствата на разглежданата осцилационна система, има формата: F = -kx. Това показва, че ако пренебрегнем стойностите на силите на триене и приемем, че масата е постоянна, тогава такава система винаги ще се колебае със същия период, дори и при различни амплитуди и първоначални условия на техния произход.
