Вынужденные колебания. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вынужденные колебания - колебания, существующие в системе под действием перем. внеш. силы. Наличие внеш. силы - необходимое условие возбуждения и существования Вынужденных колебаний. Aтмосферные и океанические приливы под действием Луны, тряска автомобиля, движущегося по неровной дороге, вибрации кормовой части судна под действием гидродинамич. сил, связанных с работой гребного винта,- всё это вынужденные колебания.

Наиб. просты вынужденные колебания в линейных системах. Так, при действии периодич. внеш. силы на линейную систему возбуждаются колебания, к-рые являются суперпозицией собственных (нормальных) колебаний и вынужденных колебаний. По истечении нек-рого времени в результате диссипации собственные колебания затухают и в системе устанавливаются вынужденные колебания, имеющие ту же частоту, что и внеш. сила. Пример вынужденных колебаний в линейной системе с одной степенью свободы - электрич. колебания в контуре, состоящем из индуктивности L, ёмкости С и сопротивления R, на к-рый действует сторонняя ЭДС . Эта система описывается ур-нием

где х - заряд конденсатора. Установившиеся вынужденные колебания определяются частным решением приведённого ур-ния

T. о., эти вынужденные колебания представляют собой гармонические колебания с частотой внеш. силы, амплитуда к-рых X₀определяется амплитудой и частотой внеш. силы и параметрами системы, а фаза

- только частотой внеш. силы и параметрами системы. Наиб. значение амплитуда вынужденных колебаний достигает при приближении частоты внеш. силы к значению частоты собственных колебаний

системы, когда наступает резонанс.

При периодической, но негармонической внеш. силе вынужденных колебаний в линейной системе представляют собой суперпозицию колебаний, соответствующих отдельным гармонич. составляющим внеш. силы.

В линейных связанных системах со мн. степенями свободы характер вынужденных колебаний усложняется, в частности возбуждение вынужденных колебаний и резонансные явления наступают при приближении частоты внеш. силы к одной из частот нормальных колебаний. При этом возможны случаи, когда резонанс на нек-рых нормальных частотах отсутствует,- это имеет место, если внеш. сила "ортогональна" собств. колебанию, т. е. приложена т. о., что колебания с соответствующей конфигурацией не возбуждаются (напр., сила приложена в узле колебания).

Вынужденные колебания в линейных распределённых системах, обладающих бесконечным числом степеней свободы, сохраняют типичные черты вынужденных колебаний в системах со мн. степенями свободы. При частоте внеш. воздействия

, совпадающей с одной из собств. (нормальных) частот

системы, имеет место резонансное нарастание амплитуды колебаний с частотой

, тем большее, чем меньше затухание

. В безграничной линейной распределённой системе со сплошным спектром бегущих нормальных волн

и волновыми числами, определяемыми дисперсионным ур-нием

, резонансное возбуждение соответствует близости (равенству) фазовых скоростей одной из нормальных волн среды и волны возбуждающей силы ("пространственный" резонанс или синхронизм).

При действии внеш. силы на нелинейную систему характер имеющих место в системе колебаний существенно сложнее. Так, наряду с колебаниями, имеющими частоту внеш. силы, здесь могут появиться колебания др. частот, напр. возможно возникновение разл. гармоник внеш. силы, параметрич. возбуждение субгармоник и даже возбуждение автоколебаний. "Нелинейному резонансу" присуща зависимость резонансной частоты от амплитуды колебаний, возможность скачкообразного изменения амплитуды колебаний при медленном изменения частоты. Спектр колебаний в нелинейной системе может значительно отличаться от спектра внеш. воздействия и даже может стать сплошным, несмотря на монохроматичность внеш. воздействия (см. Стохастические колебания). Сложность колебаний в нелинейной системе при действии внеш. сил даёт возможность выделить в таких системах класс вынужденных колебаний только в простых частных случаях; в общем случае в нелинейных системах разделение вынужденных колебаний и др. видов колебаний теряет смысл.

Литература по вынужденным колебаниям

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.