Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 150

   Амплитуда колебаний (A) определяется как максимальное смещение колеблющегося объекта относительно его точки покоя. В случае маятника, это наибольшее расстояние, на которое груз удаляется от вертикальной оси. Единицы измерения — метры, сантиметры и т. п.
   Период колебаний (T) представляет собой продолжительность одного полного цикла движения, то есть время, за которое объект возвращается в свое первоначальное состояние, пройдя через все промежуточные положения. Измеряется в единицах времени, таких как секунды или минуты.
   Частота колебаний (ν) характеризует число полных колебаний, совершаемых объектом за единицу времени, как правило, за одну секунду. Единицей измерения является Герц (Гц), где 1 Гц эквивалентен одному колебанию в секунду.

   Период колебаний T и частота колебаний ν связаны следующей зависимостью:
   T = 1/v
   или
   v = 1/T

   В идеальных условиях, когда нет никаких потерь энергии из-за трения или сопротивления воздуха, свободные колебания системы принято называть собственными.

   Важно понимать, что при малых колебаниях частота, с которой они происходят, полностью определяется самой системой. Неважно, насколько велико начальное отклонение — частота останется прежней. Именно эту неизменную частоту и называют собственной частотой.

   Чтобы возбудить колебания нитяного маятника, нужно сообщить ему начальный запас энергии. Это можно сделать несколькими способами:
• Отклонить маятник от положения равновесия (сместить груз в сторону) и отпустить — система получит потенциальную энергию за счёт подъёма груза.
• Дать маятнику толчок (горизонтально или вертикально) — система получит кинетическую энергию (энергию движения).
• Комбинированный способ: сначала отклонить, затем слегка подтолкнуть — система получит и потенциальную, и кинетическую энергию.

   Вид механической энергии
   Если маятник отклонён и просто отпущен — сначала преобладает потенциальная энергия, которая затем превращается в кинетическую при движении к положению равновесия.
   Если маятнику сообщена скорость (толчок) — изначально преобладает кинетическая энергия, которая частично переходит в потенциальную при подъёме груза.
   В процессе колебаний происходит периодическое превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно.

   Два маятника совершают колебания синфазно, если в любой момент времени они занимают идентичные позиции и движутся в одном направлении. Это означает, что они одновременно отклонены в одну сторону и движутся к центру, или одновременно проходят точку равновесия, двигаясь в одном направлении.
   Колебания маятников считаются противофазными, если в любой момент времени они находятся в зеркальных положениях относительно точки равновесия и движутся в противоположных направлениях. Например, один маятник отклонен вправо и движется вправо, а другой отклонен влево и движется влево. Или же они могут находиться на одной высоте, но один движется вверх, а другой — вниз.

   Рассмотрим примеры на рисунке 106:
а) Оба маятника отклонены влево на угол α. Стрелки скоростей (v₁ и v₂) указывают, что оба движутся вправо. Это пример синфазных колебаний.
б) Оба маятника находятся в положении равновесия и движутся вправо. Это также пример синфазных колебаний.
в) Маятник 1 в равновесии движется вправо (v₁), а маятник 2 в равновесии движется влево (v₂). Их скорости противоположны. Следовательно, это противофазные колебания.
г) Маятник 1 в равновесии движется влево (v₁), а маятник 2 в равновесии движется вправо (v₂). Их скорости также противоположны. Это противофазные колебания.
д) Маятник 1 отклонен влево (α) и движется вправо (v₁). Маятник 2 отклонен вправо (α) и движется влево (v₂). Они находятся в симметричных положениях и движутся навстречу друг другу. Это противофазные колебания.
е) Маятник 1 в равновесии движется вправо (v₁), а маятник 2 отклонен вправо (α) и движется влево (v₂). Их положения и направления движения не соответствуют ни полному совпадению фаз, ни строго противоположным фазам.

   Итог
   Синфазные колебания: а), б).
   Противофазные колебания: в), г), д).