Oscillerende processen zijn een van de meest voorkomendeveel voorkomende verschijnselen in de natuur. Verschillende takken van kennis, allereerst de natuurkunde, houden zich bezig met hun onderzoek. Om de vraag te beantwoorden welke trillingen vrij worden genoemd, moet men er rekening mee houden dat deze categorie het startpunt is in de studie van de hele verscheidenheid aan trillingsverschijnselen die in de natuur plaatsvinden.
Er zijn de volgende soorten, ingedeeld op de volgende gronden.
Door hun fysieke aard worden mechanische, elektromagnetische en gemengde trillingen onderscheiden, waarbij de reeds genoemde kenmerken worden gecombineerd.
Volgens de stromingsmethode in de omgeving worden trillingen onderscheiden:
- gedwongen, dat wil zeggen, degenen die worden veroorzaakt entreden op onder invloed van verschillende soorten externe verstoringen van de omgevingen waarin ze voorkomen. In dit geval moet de toestand van de periodiciteit van deze storingen in acht worden genomen;
- gratis trillingen, ook welintrinsiek, die worden geïnitieerd door de interne eigenschappen van het systeem en die worden gekenmerkt door verplichte demping wanneer de werking van interne krachten stopt of afneemt;
- zelfoscillaties - die worden gekenmerkt doorde aanwezigheid van een bepaald potentieel (potentiële energie) in het systeem, dat zorgt voor de uitvoering van oscillaties. Het belangrijkste dat vrije oscillaties verschillen van zelfoscillaties, is de afhankelijkheid van de amplitude niet van de initiële initiërende impuls van de kracht, maar van de karakteristieken van het fysieke systeem zelf;
- parametrisch - dit zijn oscillaties die worden gevormd wanneer het oscillatiesysteem opzettelijk een parameter wordt toegewezen die een manifestatie is van de eigenschappen van de externe omgeving;
- willekeurige fluctuaties zijn die waarbij de factoren die het oscillatieproces beïnvloeden willekeurig zijn, niet parametrisch.
Samenvattend deze kenmerken kan men makende conclusie dat, in de meest algemene vorm, fluctuaties veranderingen zijn in een bepaald systeem met een bepaalde frequentie ten opzichte van zijn evenwichtstoestand. De meest voorkomende manifestatiesferen van oscillerende processen in de natuur zijn mechanische verschijnselen, chemisch, golf en elektrisch, astronomisch, elektromagnetisch en andere. Een gemeenschappelijke eigenschap van alle trillingsmodi, zonder uitzondering, is dat ze rechtstreeks verband houden met energietransitie - de transformatie van het ene type energie in het andere.
Zoals reeds opgemerkt, het startpunt opde studie van de aard van oscillerende processen is de studie van een soort als vrije oscillaties. Hun belangrijkste kenmerken zijn de volgende parameters:
- amplitude (A) - de grootste afwijking van het systeem ten opzichte van zijn evenwichtstoestand (de gemiddelde waarde wordt meestal gebruikt);
- periode (T) - een bepaalde tijdsperiode waarin het mogelijk is om de herhaling van de systeemtoestanden vast te leggen;
- frequentie van vrije trillingen (f) - het aantal trillingen dat het systeem in een bepaalde tijdseenheid maakt. Deze parameter wordt gemeten in hertz (Hz).
De relatie tussen deze parameters wordt weerspiegeld door de formule, diekarakteriseert vrije trillingen als een fenomeen. Voor verschillende vibratiesystemen zijn de parameters in deze formule in verschillende combinaties opgenomen, afhankelijk van welk specifiek systeem wordt overwogen.
In het eenvoudigste oscillerende circuit zijn de periode en frequentie bijvoorbeeld gerelateerd aan de formule: f = 1 / T, daaruit kan worden afgeleid dat de periode en frequentie reciproke waarden zijn.
Als we kijken naar de gratis trillingen datvoorkomen in een dergelijk systeem, dat een statisch gefixeerde veer is met een zekere elasticiteit (k), dan moet men zich hier wenden tot de tweede wet van Newton. Hiermee rekening houdend, zal de formule die de eigenschappen van het beschouwde oscillatiesysteem weerspiegelt de vorm aannemen: F = -kx. Dit suggereert dat als we de waarden van de wrijvingskrachten verwaarlozen, en de massa als een constante waarde nemen, een dergelijk systeem altijd zal oscilleren met dezelfde periode, zelfs bij verschillende amplitudes en beginomstandigheden van hun optreden.
