Колебания

Если к телу приложить внешнюю силу и вывести его из положения равновесия, а потом убрать силу, то под действием сил упругости, тело начнет колебаться. Силы упругости будут стремиться вернуть тело в положение равновесия и, при отсутствии препятствий (трения окружающей среды), колебания (с превращением потенциальной энергии в кинетическую и обратно) могут длиться бесконечно (незатухающие колебания). В общем случае, колебанием называют повторяющееся изменение в пространстве и времени. Интервал времени повторения этого изменения, называют периодом. Колебания, которые тело совершает только под действием собственных сил упругости (предоставленное самому себе), без добавление энергии, называют свободными. Физические тела обладают свойством поглощения энергии колебаний, из-за которого свободные колебания постепенно затухают. Период свободных колебаний зависит только от свойств колеблющегося тела. Если колебания происходят при отсутствии сопротивления среды или сил внутреннего трения (идеализированный случай), то свободные колебания называют собственными. Таким образом, собственные колебания — это свободные колебания происходящие при отсутствии внешних сил (добавления энергии) и трения.
Если на тело действует периодически изменяющаяся во времени внешняя сила, то тело начинает совершать вынужденные колебания, постепенно увеличивая свою амплитуду, до момента, когда период колебаний тела становится равным периоду колебаний внешней силы. Максимального значения амплитуда вынужденных колебаний тела достигает при частоте колебаний внешней силы, примерно равной собственной частоте колебаний тела. Это явление называется резонансом. При совпадении частот вынуждающая сила в течении всего периода оказывается направленной в ту же сторону, что и вектор скорости колеблющегося тела. Поэтому в течение всего периода внешняя сила совершает положительную работу, увеличивая амплитуду колебаний тела, т.е. внешняя сила передает колеблющемуся телу максимальную энергию.