Harmonična nihanja in graf oscilatornega procesa

Da bi odgovorili na vprašanje, katera oscilacija se imenuje harmonična, je treba upoštevati, da so ti fizični pojavi nekateri od njih najpogostejši. Morda je težko določiti krog, kjer ni harmoničnih nihanj. Najpogostejša področja fizične teorije, v kateri se preučujejo oscilacijski procesi, so mehanika, elektrotehnika in elektronika, radiolokacija in hidroakustika ter drugi.

Vse te regije so brez izjeme združene z dejstvom, da je narava oscilatornih procesov praviloma enaka in zato za njihov opis obstaja splošna klasična teorija. Parametrične razlike v oscilatornih procesih so posledica le medija njihovega pretoka in zunanjih dejavnikov, ki lahko vplivajo na gibanje vibracij. Najenostavnejši primer vibracijskega gibanja, s katerim vsak dan naletimo v vsakdanjem življenju, je na primer nihanje nihala uteži ali električni tok.

Oscilacije po naravi njihovega pretoka so proste in harmonične. Proste oscilacije tudi sami kličejo, to poudarja, da imajo kot svoj vir zunanja motnja okolja, ki vodijo fizično telo izven statičnega ravnovesja. Primer lahko služi kot teža, ki je suspendirana na nit, in na katero poskušamo nastaviti določen oscilacijski proces.

Pomembnejše mesto v fizični teoriji je preučevanje takega pojava kot harmonične nihanja. Študija njihove narave je prav tisto, kar predstavlja teoretično osnovo, na kateri temelji študija ožjih vidikov oscilatornih procesov, in sicer njihov pretok v različnih okoljih - mehanike, elektrike, kemijskih transformacij in reakcij.

Za opis harmoničnih nihanj v fiziki se uporabljajo osnovni parametri, kot sta čas in frekvenca.

Izhajajoč iz prej omenjene izjave, da obstaja nekaj splošnega univerzalnega modela za tok oscilatornih procesov, lahko logično sklepamo, da obstajajo določene univerzalne količine, ki so značilne za te oscilacije. Zato so omenjeni parametri - obdobje in frekvenca skupni za vse vrste nihanj, ne glede na vir svoje generacije in okolje njihovega pretoka.

Frekvenca je kvantitativna količina, ki kaže, kolikokrat v določenem časovnem obdobju je fizično telo spremenilo svoje statično stanje in ga vrnilo k njej. Torej, na primer, se lahko šteje, kolikokrat, enaka teža je nihala, potem ko smo jo potisnili do svoje popolne ustavitve.

Obdobje v tem procesu bo prikazalo časovni interval, za katerega bo ta teža odstopala od prvotnega položaja in se vrnila na izvirno eno za eno zamah.

Preučevanje harmoničnih nihanj je treba razumeti, da sta čas in frekvenca objektivno povezana s splošno formulo, ki na koncu določa graf harmonskih nihanj. Da bi bolje razumeli, kaj je, je treba opozoriti, da obstajajo še drugi parametrični kazalniki - amplituda, faza, ciklična frekvenca. Njihova uporaba omogoča uporabo trigonometričnih funkcij za opisovanje nihajnih procesov. Najpogostejša formula za načrtovanje je naslednja: s = sin (omega-t + alfa-). Ta formula, ki se imenuje harmonična enačba nihanja, omogoča gradnjo in graf oscilacijskega procesa, ki je v najpreprostejši obliki običajno sinusno. V primeru formule so koeficienti omega- in alpha- pokazati, katere transformacije je treba opraviti s sinusoidom, da se prikaže določen oscilacijski proces.

Z bolj kompleksnimi oscilacijskimi pojavi, njihov grafični opis tudi naravno postane bolj zapleten. Ta zaplet je posledica vpliva dveh glavnih dejavnikov:

- narava procesa, to je vrsta vibracij, ki so raziskane - mehanske, elektromagnetne, ciklične ali druge;

- okolje, v katerem nastajajo in izvajajo vibracijski pojavi - zrak, voda ali kako drugače.

Ti dejavniki pomembno vplivajo na vse parametre katerega koli oscilatornega procesa.