Rozdíl mezi volnými a nucenými oscilacemi

V našem každodenním životě se setkáváme s různými typy pohybů vystavených různými těly. Ve fyzice je překladatelský pohyb typ pohybu, ve kterém se tělo pohybuje s časem z jednoho místa na druhé. Například let, pohybující se vlak nebo pohybující se koule - to jsou všechny příklady pohybu překladače. Pak máme oscilační pohyb, ve kterém tělo opakuje stejný pohyb znovu a znovu. Příklady oscilačního pohybu zahrnují hodiny, ladicí vidličku, pohyb houpačky atd. Oscilace a vlny jsou tkané do řady jevů, které zažíváme každý den.

Kmitání nebo vibrace jsou zdarma, pokud systém po počátečním buzení osciluje podle svých vlastních vnitřních sil, ale žádné vnější síly. Na druhé straně, pokud vnější síla nadále udržuje oscilaci systému, jsou vibrace považovány za nucené. Vnější síla se zde nazývá hnací síla. Tělo tedy vykonává volné vibrace, když osciluje bez vlivu vnější síly, zatímco když je volně oscilující systém vystaven vnější síle, čímž ovlivňuje jeho kmitání, začne produkovat nucené vibrace (nebo kmity). Pojďme se podívat na některé klíčové rozdíly mezi volnými a vynucenými kmity.

Co je to oscilace zdarma?

Vezměme si příklad ladičky. Když narazíte na ladicí vidlici, začne to nějakou dobu vibrovat při nastavené frekvenci. To znamená, že je ve volném kmitání, protože vibruje na své přirozené frekvenci a ladicí vidlice zde funguje jako volný oscilátor. Pokud je oscilátor nastaven tak, aby vibroval při své přirozené frekvenci, aniž by na něj působila žádná vnější síla, je popsán jako volný oscilátor. Vibrace jsou zdarma, pokud systém po počátečním buzení osciluje subjekt podle vlastních vnitřních sil, aniž by na něj působily vnější síly. Předmět je pak řekl, aby byl ve volné oscilaci. Bez jakékoli vnější síly se říká, že volný oscilátor má konstantní amplitudu a periodu. V ideálním případě volný oscilátor nepodléhá tlumení, pokud na volný kmitání není aplikován odpor.

Co jsou nucené oscilace?

Vezměte příklad houpačky. Když stisknete houpačku jen jednou, funguje jako volný oscilátor, který kmitá na své vlastní přirozené frekvenci bez jakéhokoli rušení vnějšími silami. Ale nakonec to přestane houpat. Ale pokud zatlačíte na houpačku pokaždé, když začne zpomalit nebo dosáhne určitého bodu, bude to fungovat jako nucený oscilátor a bude se i nadále otáčet, protože je vystaven vnější síle. Subjekt se tedy vzdává vnější síle a kmitá s konstantní amplitudou a s frekvencí síly. Její oscilace se pak nazývají nucené oscilace. Z technického hlediska lze nucené kmitání definovat jako kmity, ve kterých tělo kmitá s jinou frekvencí, než je jeho přirozená frekvence, pod vlivem externí periodické síly..

Rozdíl mezi volnými a nucenými oscilacemi

Definice zdarma Vs. Nucené oscilace

- Volné oscilace jsou oscilace prováděné subjektem, aniž by na ně působila vnější síla. Vyskytují se v důsledku elastických sil a setrvačnosti systému. Bez jakékoli vnější síly se říká, že volný oscilátor má konstantní amplitudu a periodu. Naopak, vynucené kmitání lze definovat jako kmitání, ve kterém tělo kmitá s jinou frekvencí, než je jeho přirozená frekvence, pod vlivem externí periodické síly. Vnější síla se zde nazývá hnací síla.

Příklad volných vs nucených oscilací

- Vezměme si příklad houpačky na hřišti. Když stisknete houpačku jen jednou, osciluje svou vlastní přirozenou frekvencí bez rušení vnějšími silami, takže funguje jako volný oscilátor. Ale pokud zatlačíte na houpačku pokaždé, když začne zpomalit nebo dosáhne určitého bodu, bude se houpat i nadále, protože je nyní vystavena vnější síle, takže působí jako nucený oscilátor. Mezi další příklady volných kmitů patří ladička, kyvadlo atd.

Volné vs. nucené oscilace: Srovnávací tabulka

Shrnutí zdarma Vs. Nucené oscilace

Stručně řečeno, volné kmitání jsou kmity, ve kterých tělo nebo systém kmitá vlastní přirozenou frekvencí, aniž by na ně působila vnější síla. Naopak, nucené oscilace jsou oscilace, ve kterých tělo osciluje s jinou frekvencí, než je jeho přirozená frekvence, pod vlivem externí periodické síly. Volné kmitání se postupně snižuje díky odporujícím silám nazývaným tlumící síly, zatímco vynucené kmitání přetrvává, dokud je na tělo působeno vnější silou..