Какие колебания называют гармоническими?

Гармоническими называют колебания, которые происходят по определённому закону синуса или косинуса. Это такие колебания, при которых сила, действующая на тело, пропорциональна его отклонению от положения равновесия и направлена в сторону этого положения. В математическом виде гармоническое колебание описывается функцией вида:

$x(t) = A \cos(\omega t + \varphi)$

где:

• $x(t)$ — отклонение тела от положения равновесия в момент времени $t$,

• $A$ — амплитуда колебаний,

• $\omega$ — угловая частота колебаний (связанная с периодом колебаний),

• $\varphi$ — фаза колебаний.

Для гармонических колебаний характерны следующие особенности:

1. Периодичность: они повторяются через одинаковые промежутки времени.

2. Синусоидальная форма: движение тела можно описать с помощью синусоидальной или косинусоидальной функции.

3. Отсутствие диссипации энергии: в идеализированном случае (без потерь энергии) колебания сохраняют свою амплитуду и частоту.

Гармоническое колебание — это основа для многих физических процессов, например, для движения пружин, колебаний маятников, звуковых волн в воздухе и даже для колебаний в электрических цепях.