Oscilačné procesy sú jedným z najviacbežné javy v prírode. Výskumu sa venujú rôzne oblasti poznania, predovšetkým fyzika. Pri odpovedi na otázku, ktoré vibrácie sa nazývajú voľné, je potrebné vziať do úvahy, že táto kategória je východiskovým bodom pri štúdiu celej škály vibračných javov, ktoré sa vyskytujú v prírode.
Existujú nasledujúce typy klasifikované z nasledujúcich dôvodov.
Podľa ich fyzikálnej povahy sa rozlišujú mechanické, elektromagnetické a zmiešané vibrácie, ktoré kombinujú vlastnosti už spomenutých.
Podľa spôsobu prúdenia v prostredí sa rozlišujú vibrácie:
- vynútené, to znamená tie, ktoré sú spôsobené asa vyskytujú pod vplyvom rôznych druhov vonkajších porúch prostredí, v ktorých sa vyskytujú. V takom prípade je potrebné dodržať podmienku periodicity týchto porúch;
- voľné vibrácie, tiež nazývanévnútorné, ktoré sú vyvolané vnútornými vlastnosťami systému a ktoré sa vyznačujú povinným tlmením, keď sa pôsobenie vnútorných síl zastaví alebo zníži;
- oscilácie seba - tie, pre ktoré je charakteristicképrítomnosť určitého potenciálu (potenciálnej energie) v systéme, ktorý zaisťuje vykonávanie kmitov. Hlavná vec, než keď sa voľné oscilácie líšia od vlastných oscilácií, je závislosť amplitúdy nie od počiatočného iniciačného impulzu sily, ale od charakteristík samotného fyzického systému;
- parametrické - sú to oscilácie, ktoré sa tvoria, keď je oscilačnému systému zámerne pridelený parameter, ktorý je prejavom vlastností vonkajšieho prostredia;
- náhodné výkyvy sú tie, pri ktorých sú faktory ovplyvňujúce oscilačný proces náhodné, nie parametrické.
Ak zhrnieme tieto vlastnosti, je možné urobiťzáver, že v najvšeobecnejšej podobe sú fluktuácie zmeny v určitom systéme s určitou frekvenciou vzhľadom na jeho rovnovážny stav. Najbežnejšie sféry prejavu oscilačných procesov v prírode sú mechanické javy, chemické, vlnové a elektrické, astronomické, elektromagnetické a iné. Spoločnou vlastnosťou všetkých režimov vibrácií bez výnimky je, že priamo súvisia s prechodom energie - premenou jedného druhu energie na druhý.
Ako už bolo uvedené, východiskovým bodom ještúdium povahy oscilačných procesov je štúdium takého typu, ako sú voľné kmity. Ich hlavnými charakteristikami sú nasledujúce parametre:
- amplitúda (A) - najväčšia odchýlka systému od jeho rovnovážneho stavu (najčastejšie sa používa priemerná hodnota);
- obdobie (T) - určité časové obdobie, počas ktorého je možné opraviť opakovanie stavov systému;
- frekvencia voľných vibrácií (f) - počet vibrácií, ktoré systém vytvorí za určitú jednotku času. Tento parameter sa meria v hertzoch (Hz).
Vzťah medzi týmito parametrami odráža vzorec, ktorýcharakterizuje voľné vibrácie ako jav. Pre rôzne oscilačné systémy sú parametre v tomto vzorci zahrnuté v rôznych kombináciách, podľa toho, o aký konkrétny systém sa jedná.
Napríklad v najjednoduchšom oscilačnom obvode sú perióda a frekvencia spojené vzorcom: f = 1 / T, z toho je zrejmé, že perióda a frekvencia sú vzájomné hodnoty.
Ak vezmeme do úvahy voľné vibrácie, ktorévyskytujú sa v systéme, ako je staticky fixná pružina s určitou pružnosťou (k), potom by ste sa mali obrátiť na druhý Newtonov zákon. Ak to vezmeme do úvahy, vzorec odrážajúci vlastnosti uvažovaného oscilačného systému bude mať formu: F = -kx. To naznačuje, že ak zanedbáme hodnoty trecích síl a vezmeme hmotnosť ako konštantnú hodnotu, potom bude takýto systém kmitať vždy s rovnakou periódou, a to aj pri rôznych amplitúdach a počiatočných podmienkach ich výskytu.
