Вынужденные колебания. Резонанс

Вынужденные колебания – колебания, протекающие под действием периодически изменяющейся внешней силы.

Частота вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы.

Вынужденные колебания в системе с силами сопротивления затухают после прекращения действия вынуждающей силы.

Если вынужденные колебания протекают в системе, в которой возможны свободные колебания, то амплитуда колебания зависит от разности частот вынуждающей силы и собственной частоты колебательной системы. График зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы представлен на рисунке.

Рис. 1. График зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы при различных показателях добротности колебательной системы

Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты внешней силы с собственной частотой системы.

На рисунке видна зависимость амплитуды вынужденных колебаний при ω = ω₀ от величины сил сопротивления среды. На первом графике силы сопротивления равны нулю, амплитуда колебания стремится к бесконечности. При малых силах сопротивления резонанс может привести к разрушению системы (вред резонанса). На четвёртом графике силы сопротивления велики, резонанс почти не наблюдается.

Резкое возрастание амплитуды колебаний при резонансе обеспечивается благоприятными условиями поступления энергии в систему. На протяжении всего собственного колебания системы внешние силы совершают только положительную работу над системой.