Różnica między oscylacjami wolnymi i wymuszonymi

Spotykamy różne rodzaje ruchów prezentowanych przez różne ciała w naszym codziennym życiu. W fizyce ruch tłumacza jest rodzajem ruchu, w którym ciało przesuwa się z jednego miejsca do drugiego w odniesieniu do czasu. Na przykład lot lub ruch ruchomego lub poruszającą się piłkę - to wszystkie przykłady ruchu tłumacza. Następnie mamy ruch oscylacyjny, w którym ciało powtarza ten sam ruch w kółko. Przykłady ruchu oscylacyjnego obejmują zegar, widelec strojenia, ruch huśtawki itp. Oscylacje i fale są wplecione w wiele zjawisk, których doświadczamy każdego dnia.

Oscylacje lub wibracje są wolne, jeśli po początkowym wzbudzeniu system oscyluje własne siły wewnętrzne, ale bez sił zewnętrznych. Z drugiej strony, jeśli siła zewnętrzna nadal utrzymuje oscylację systemu, mówi się, że wibracje są wymuszone. Siła zewnętrzna tutaj nazywa się siłą napędową. Tak więc ciało wykonuje swobodne wibracje, gdy oscyluje bez wpływu siły zewnętrznej, podczas gdy w przypadku swobodnie oscylacyjnego systemu jest poddawany sile zewnętrznej, wpływając w ten sposób na jej oscylację, zaczyna wytwarzać przymusowe wibracje (lub oscylacje). Rzućmy okiem na kilka kluczowych różnic między wolnymi i wymuszonymi oscylacjami.

Co to jest bezpłatne oscylacje?

Weźmy przykład widelec strojenia. Kiedy uderzyłeś widelec strojenia, zaczyna wibrować przez pewien czas na ustalonej częstotliwości. Oznacza to, że jest w wolnej oscylacji, ponieważ wibruje przy swojej naturalnej częstotliwości, a widelec strojenia działa jako wolny oscylator. Tak więc, jeśli oscylator jest ustawiony na wibrację przy swojej naturalnej częstotliwości bez działania zewnętrznej, wówczas opisano go jako wolny oscylator. Wibracje są wolne, jeśli po początkowym wzbudzeniu system oscyluje podmiot własnym siłom wewnętrznym bez żadnych sił zewnętrznych. Mówi się, że badany jest w wolnej oscylacji. Bez siły zewnętrznej mówi się, że wolny oscylator ma stałą amplitudę i okres. Idealnie, wolny oscylator nie ulega tłumienia, chyba że opór zostanie zastosowany do swobodnej oscylacji.

Co to jest wymuszone oscylacje?

Weź przykład huśtawki. Kiedy naciskasz huśtawkę tylko raz, działa jako wolny oscylator, który oscyluje na własnej częstotliwości naturalnej bez żadnej ingerencji z siły zewnętrznej. Ale w końcu przestanie się kołysać. Ale jeśli popchniesz huśtawkę za każdym razem, gdy zacznie to zwalniać lub osiągnie określony punkt, działa jako wymuszony oscylator i będzie nadal huśtać się, ponieważ jest poddawany sile zewnętrznej. Tak więc podmiot daje siłę zewnętrzną i oscyluje ze stałą amplitudą i częstotliwością siły. Jego oscylacje są następnie nazywane wymuszonymi oscylacjami. Pod względem technicznym wymuszone oscylacje można zdefiniować jako oscylacje, w których ciało oscyluje z częstotliwością inną niż jego naturalna częstotliwość pod wpływem zewnętrznej siły okresowej.

Różnica między oscylacjami wolnymi i wymuszonymi

Definicja bezpłatnego vs. Wymuszone oscylacje

- Wolne oscylacje to oscylacje wykonywane przez podmiot bez działania siły zewnętrznej. Występują z powodu sił sprężystości i bezwładności systemu. Bez siły zewnętrznej mówi się, że wolny oscylator ma stałą amplitudę i okres. Przeciwnie, wymuszone oscylacje można zdefiniować jako oscylacje, w których ciało oscyluje z częstotliwością inną niż jego naturalna częstotliwość pod wpływem zewnętrznej siły okresowej. Siła zewnętrzna tutaj nazywa się siłą napędową.

Przykład darmowego vs. Wymuszone oscylacje

- Weźmy przykład huśtawki placu zabaw. Kiedy naciskasz huśtawkę tylko raz, oscyluje na własnej częstotliwości naturalnej bez żadnej ingerencji z jakiejkolwiek siły zewnętrznej, więc działa jako wolny oscylator. Ale jeśli popchniesz huśtawkę za każdym razem, gdy zacznie to zwalniać lub osiągnie określony punkt, będzie on nadal huśtał się, ponieważ jest teraz poddawany sile zewnętrznej, więc działa jako wymuszony oscylator. Inne przykłady bezpłatnych oscylacji obejmują widelec strojenia, wahadło itp.

Darmowe vs. Wymuszone oscylacje: wykres porównawczy

Podsumowanie bezpłatnego vs. Wymuszone oscylacje

Krótko mówiąc, wolne oscylacje są oscylacjami, w których ciało lub system oscyluje z własną częstotliwością naturalną, nie działając przez siłę zewnętrzną. Przeciwnie, wymuszone oscylacje to oscylacje, w których ciało oscyluje z częstotliwością inną niż jego naturalna częstotliwość pod wpływem zewnętrznej siły okresowej. Wolne oscylacje stopniowo zmniejszają się z powodu sił oporu zwanych siłami tłumienia, podczas gdy wymuszone oscylacje utrzymują się, o ile ciało jest działane przez siłę zewnętrzną.