Razlika med prostimi in prisilnimi nihanji

Naletimo na različne vrste gibov, ki jih razstavljajo različna telesa v našem vsakdanjem življenju. V fiziki je prevajalsko gibanje vrsta gibanja, pri katerem se telo premika iz enega kraja v drugega glede na čas. Za primer vzemite polet ali premikajoči se vlak ali premikajočo se žogico - to so vsi primeri gibanja prevajalca. Nato imamo nihajno gibanje, pri katerem telo ponavlja isto gibanje vedno znova. Primeri nihajnih gibanj vključujejo uro, nastavitvene vilice, gibanje nihaja itd. Nihanja in valovi so vpleteni v množico pojavov, ki jih doživljamo vsak dan.

Nihanja ali vibracije so proste, če po začetnem vzbujanju sistem niha v skladu s svojimi notranjimi silami, vendar brez zunanjih sil. Po drugi strani pa, če zunanja sila še naprej vzdržuje nihanje sistema, vibracije naj bi bile prisilne. Tu zunanja sila se imenuje gonilna sila. Torej telo izvaja proste vibracije, kadar niha brez vpliva zunanje sile, medtem ko, ko je prosto nihajoč sistem podvržen zunanji sili in s tem vpliva na njegovo nihanje, začne proizvajati prisilne vibracije (ali nihanja). Oglejmo si nekaj ključnih razlik med prostimi in prisilnimi nihanji.

Kaj so prosta nihanja?

Vzemimo primer tuning vilic. Ko ste pritisnili vilico, začne nekaj časa vibrirati z nastavljeno frekvenco. To pomeni, da je v prostem nihanju, ker vibrira na svoji naravni frekvenci, vilice pa delujejo kot prosti oscilator. Torej, če je oscilator nastavljen tako, da vibrira na svoji naravni frekvenci brez zunanje sile, ki deluje nanj, potem je opisan kot prosti oscilator. Vibracije so proste, če sistem po začetnem vzbujanju oscilira subjekta do lastnih notranjih sil, ne da bi se vanj nanašale zunanje sile. Predmet naj bi bil nato v prostem nihanju. Brez zunanje sile naj bi prosti oscilator imel konstantno amplitudo in obdobje. V idealnem primeru se prosti oscilator ne duši, razen če je uporabljen upor proti prostim nihanjem.

Kaj so prisilna nihanja?

Vzemite primer zamaha. Ko zamah pritisnete samo enkrat, deluje kot prosti oscilator, ki niha na svoji naravni frekvenci, brez kakršnih koli motenj zunanje sile. Toda sčasoma bo prenehalo nihati. Če pa zamah pritisnete vsakič, ko se začne upočasniti ali doseže določeno točko, deluje kot prisilni oscilator in še naprej niha, ker je podvržen zunanji sili. Torej subjekt popušča zunanji sili in niha s konstantno amplitudo in s frekvenco sile. Njegova nihanja se potem imenujejo prisilna nihanja. V tehničnem smislu lahko prisilna nihanja opredelimo kot nihanja, pri katerih telo pod vplivom zunanje periodične sile niha s frekvenco, ki ni njegova naravna frekvenca.

Razlika med prostimi in prisilnimi nihanji

Opredelitev Free Vs. Prisilna nihanja

- Prosta nihanja so nihanja, ki jih izvaja subjekt, ne da bi nanje vplivala zunanja sila. Pojavijo se zaradi elastičnih sil in inertivnosti sistema. Brez zunanje sile naj bi prosti oscilator imel konstantno amplitudo in obdobje. Nasprotno lahko prisilna nihanja opredelimo kot nihanja, pri katerih telo pod vplivom zunanje periodične sile niha s frekvenco, ki ni njegova naravna frekvenca. Tu zunanja sila se imenuje gonilna sila.

Primer prostega vsiljenega nihanja

- Vzemimo primer gugalnice na igrišču. Ko zamah zamahnete samo enkrat, niha na svoji naravni frekvenci brez kakršnih koli motenj zunanje sile, zato deluje kot prosti oscilator. Če pa gugalnico pritisnete vsakič, ko se začne upočasniti ali doseže določeno točko, bo še naprej nihala, ker je zdaj podvržena zunanji sili, zato deluje kot prisilni oscilator. Drugi primeri prostih nihanj vključujejo nastavitvene vilice, nihalo itd.

Prosti proti prisilnim nihanjem: primerjalna tabela

Povzetek brezplačnih vs. Prisilna nihanja

Skratka, prosta nihanja so nihanja, pri katerih telo ali sistem niha s svojo naravno frekvenco, ne da bi nanjo vplivala zunanja sila. Nasprotno, prisilna nihanja so nihanja, pri katerih telo pod vplivom zunanje periodične sile niha s frekvenco, ki ni njena naravna frekvenca. Prosta nihanja postopoma upadajo zaradi uporovnih sil, imenovanih dušilne sile, medtem ko prisilna nihanja obstajajo, dokler telo deluje zunanja sila.