Harmonske oscilacije i grafikon procesa oscilacije

Da bi odgovorili na pitanje koje oscilacije nazivaju harmonika, treba imati u vidu da su ovi fizički fenomeni neki od njihovih najčešćih u prirodi. Možda je teško odrediti sferu u kojoj ne postoje harmonične oscilacije. Najčešća područja fizičke teorije, u kojima se istražuju oscilatorni procesi, su mehanika, elektrotehnika i elektronika, radiolokacija i hidroakustika i drugi.

Svi ovi regioni su ujedinjeni, bez izuzetka, činjenicom da je priroda oscilatornih procesa, po pravilu, ista, pa stoga za njihov opis postoji opća klasična teorija. Parametarske razlike u oscilatornim procesima su posledica samo medija njihovog protoka i spoljnih faktora koji mogu uticati na vibracione kretanje. Najjednostavniji primer vibracionih pokreta sa kojima se svakodnevno susrećemo u svakodnevnom životu su, na primer, oscilacije klatna ili električna struja.

Oscilacije po prirodi njihovog protoka su slobodne i harmonične. Slobodne vibracije se takođe zovu unutrašnjost, ovo naglašava da oni kao izvor imaju spoljne perturbacije okruženja, koje dovode fizičko telo van statičke ravnoteže. Primer može poslužiti kao vaga, koja je suspendovana na nit i na koju podstičemo da postavimo oscilacijski proces.

Još značajnije mesto u fizičkoj teoriji daje se proučavanju takve pojave kao harmonične oscilacije. Istraživanje njihove prirode je upravo ono što predstavlja teorijsku osnovu na kojoj se zasniva studija ožih aspekata oscilatornih procesa, naime njihov protok u različitim okruženjima - mehaniku, električnu energiju, hemijske transformacije i reakcije.

Da bi opisali harmonične oscilacije u fizici, koriste se osnovni parametri kao što su period i frekvencija.

Polazeći od naše ranije izjave da postoji neki opšti univerzalni model za tok oscilatornih procesa, logično možemo zaključiti da postoje određene univerzalne količine koje karakterišu ove fluktuacije. Shodno tome, pomenuti parametri - period i frekvencija - su inherentni za sve vrste oscilacija, bez obzira na izvor njihove generacije i medijum njihovog toka.

Frekvencija je kvantitativna količina koja pokazuje koliko puta je tokom određenog vremenskog perioda fizičko telo napravilo proces promene svog statičkog stanja i vratilo se na njega. Tako, na primer, možete računati koliko puta, ista težina je napravila oscilacije nakon što smo ga gurnuli sve do potpunog zaustavljanja.

Period u ovom procesu će prikazati vremenski interval za koji će ta težina odstupiti od prvobitnog položaja i vratiti se na prvobitnu za jedan zamah.

Istražujući harmonične oscilacije, potrebno je shvatiti da su period i frekvencija objektivno povezani općim formulom, koja na kraju određuje raspored harmoničnog oscilovanja. Da bi bolje razumeli šta je to, treba napomenuti da postoje i drugi parametrični indikatori - amplituda, faza, ciklična frekvencija. Njihova upotreba omogućava korištenje trigonometrijskih funkcija za opis oscilatornih procesa. Najčešća formula za crtanje je sledeća: s = A sin (ωt + α). Ova formula, koja se naziva i jednačina harmoničnog oscilovanja, nam omogućava da konstruišemo graf oscilacionog procesa koji je u najjednostavnijem obliku običan sinusoid. U primeru formule, koeficijenti ω i α ukazuju na to koje transformacije se moraju izvršiti sinusoidom da bi se prikazao određeni oscilacijski proces.

Sa složenijim fenomenom oscilacije, njihov grafički opis je prirodno komplikovan. Ova komplikacija je posledica uticaja dva glavna faktora:

- priroda procesa, odnosno vrste vibracija koje se istražuju - mehanički, elektromagnetni, ciklični ili drugi;

- okruženje u kojem se stvaraju i vrše vibracioni fenomeni - vazduh, voda ili na drugi način.

Ovi faktori značajno utiču na sve parametre bilo kog oscilatornog procesa.