Сложение одинаково направленных колебаний
Комплексная форма представления колебаний
Векторная диаграмма гармонического колебания
Гармоническое колебание
можно представить в виде проекции вектора , вращающегося против хода часовой стрелки с угловой скоростью, равной круговой частоте . Из рис. 3 следует, что проекция вектора на направление ОХ будет.
Согласно формуле Эйлера для комплексных чисел
, где .
Поэтому уравнение гармонического колебания (3) можно записать в экспоненциальной форме:
|
Вещественная часть представляет собой смещение х при гармоническом колебании .
Обычно обозначение опускают и пишут так
.
Рассмотрим сложение двух гармонических колебаний одинаковой частоты, смещения которых и .
Используем векторную диаграмму, рис. 4; откуда следует, что где
|
.
Пусть , тогда
, т.е. результирующее колебание не будет гармоническим. Если колебания мало отличаются по частоте, например, , , то результирующее колебание можно рассматривать как почти гармоническое колебание с частотой и медленно меняющейся амплитудой . Такие периодические изменения амплитуды называются биениями.
|
|
|
6.1. Пусть и , тогда траекторией будет прямая линия, рис. 5: .
6.2. При и , траекторией будет эллипс, ( рис. 6):
(x2/A2)+(y2/B2)=1.
При разных частотах складывающихся колебаний результирующие траектории будут иметь более сложный вид.
Замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два взаимно перпендикулярных колебания, называются фигурами Лиссажу.