Читать в оригинале

<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>


§ 13. Резонанс

Обратим теперь внимание на амплитуду вынужденных колебаний груза в том опыте, который описан в предыдущем параграфе. При различных скоростях вращения ручки, т. е. при различных периодах вынуждающей силы, эта амплитуда далеко не одинакова.

Если мы будем вращать ручку очень медленно, скажем, делать один оборот за , то груз вместе с пружиной будет перемещаться вверх и вниз так же, как и точка . Таким образом, амплитуда вынужденных колебаний груза будет почти такая же, как и амплитуда точки  (рис. 25). При более быстром вращении груз начнет колебаться сильнее. Размах вынужденных колебаний станет очень большим— в несколько раз больше амплитуды точки , — если период вращения ручки, т. е. период силы, сделать близким к собственному периоду колебании груза на пружине. Однако при еще более быстром вращении ручки мы увидим, что амплитуда вынужденных колебаний опять становится меньше. Очень быстрое вращение ручки оставит груз почти неподвижным.

То же самое легко наблюдать и на вынужденных колебаниях маятника. Периодическую силу в этом случае проще всего создать посредством покачивания стойки, на которой подвешен маятник.

Эти и многочисленные аналогичные опыты показывают, что при действии периодической силы на колебательную систему особенное значение имеет случай, когда период изменения силы совпадает с периодом свободных колебаний системы.

Совпадение периода свободных колебаний системы с периодом внешней силы, действующей на эту систему, называется резонансом. Таким образом, амплитуда вынужденного колебания достигает наибольшего значения при резонансе.

Явления, возникающие при резонансе (например, установление максимальной амплитуды вынужденных колебаний), называют резонансными явлениями. Про силу, период которой совпадает с периодом свободных колебаний и которая вызывает тем самым наибольшую раскачку, наибольший «отклик» колебательном системы, говорят, что она действует в резонанс. Про систему, период которой равен периоду силы, говорят, что резонанс. Разумеется, если затухание мало, так что период свободных колебаний близок к собственному периоду (§ 11), под резонансной настройкой можно понимать совпадение периода вынуждающей силы с собственным периодом.

Рис. 26. Демонстрация резонанса на маятниках

Явление резонанса наглядно демонстрируется и следующим простым опытом. На рейке подвешен массивный маятник  и легкие маятники разной длины, т. е. различных периодов (рис. 26).

Заставим маятник  качаться в плоскости, перпендикулярной к рейке. Его качания вызовут периодическое изгибание рейки, так что на все остальные маятники через их точки подвеса будет действовать сила с периодом маятника . Мы увидим при этом, что маятники  и , у которых периоды наиболее отличаются от периода маятника , останутся почти неподвижными, т. е. их амплитуды будут очень малы. Маятники  и , более близкие по своим периодам к маятнику , будут колебаться с немного большей амплитудой. Наконец, маятники  и , имеющие ту же длину, что и маятник , т. е. настроенные в резонанс, раскачиваются до очень большой амплитуды.

 



<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>