Теория:
В школьном курсе физики рассматривают идеальные модели явлений. При изучении параметров колебательного движения потери энергии на преодоление сопротивления (воздуха) не учитываются. Потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно в потенциальную. Полная механическая энергия остаётся постоянной. Такой вывод можно сделать из закона сохранения энергии. В этом случае амплитуда колебаний меняться не будет.
При переходе от идеальных замкнутых систем, в которых происходят гармонические колебания с постоянными амплитудой, частотой и периодом к реальным системам, мы должны учитывать рассеивание энергии на преодоление сопротивления воздуха, на увеличение внутренней энергии системы. В реальных системах амплитуда колебаний уменьшается с течением времени вплоть до полного прекращения колебаний — затухания.
Затухающими колебаниями называют свободные колебания, энергия которых уменьшается из-за воздействия сил сопротивления (трения) с течением времени.
Скорость затухания колебаний прямо пропорциональна силе сопротивления: чем больше сопротивление, тем быстрее уменьшается амплитуда колебаний.
Пример:
на графике \(1\) колебания затухают быстрее, чем на графике \(2\), значит сила сопротивления первой колебательной системы больше.
Смысл, который вкладывался в понятие периода для незатухающих колебаний, не подходит для затухающих колебаний, так как колебательная система никогда не возвращается в исходное состояние из-за потерь колебательной энергии.
Обрати внимание!
При наличии трения колебания идут медленнее:
.
Периодом затухающих колебаний называется минимальный промежуток времени, за который система проходит дважды положение равновесия в одном направлении.
Амплитуда затухающих колебаний — величина не постоянная, а изменяющаяся со временем. Поэтому определение для амплитуды, данное ранее для незатухающих свободных колебаний, для затухающих колебаний надо изменить.
При небольших затуханиях амплитудой затухающих колебаний называется наибольшее отклонение от положения равновесия за период.