Что такое свободные колебания? Можно ли достичь свободных колебаний в объекте?

Свободные колебания - это когда физическая система подвергается колебаниям и движению между различными состояниями, но не подвергается воздействию внешних сил, изменяющихся во времени.

Многие простые теоретические модели способны работать в режиме свободной вибрации, например, простой гармонический осциллятор ("масса на пружине"). Как правило, они имеют собственную частоту, на которой они колеблются, и если они возмущены от этой собственной частоты, они будут двигаться назад к ней со временем.

Однако в реальном мире свободные колебания происходят крайне редко. Большинство реальных колебаний в мире подвержены влиянию какого-то рода внешних сил, изменяющихся во времени, от незначительных (гравитационное притяжение Луны) до драматических (землетрясения). Даже далеко в дальнем космосе вы не сможете избежать все время меняющихся внешних сил - вы все равно столкнетесь со случайной гравитационной волной.

Тем не менее, многие реальные системы демонстрируют приблизительную >свободную вибрацию и, таким образом, демонстрируют собственную частоту вибрации. Если выщипать скрипичную струну, это не совсем свободная вибрация, но до тех пор, пока вы не подернете скрипку вокруг нее, она будет примерно одинаковой. И далеко в дальнем космосе вы достаточно удалены от большинства внешних сил, чтобы для всех практических целей вибрации были свободны.

Важно также понимать, что демпфирование не исключает автоматическое отсутствие вибрации - есть такие вещи, как затухание свободных колебаний. Главное, чтобы демпфирование зависело от скорости, иногда называемое "вязким" демпфированием, потому что оно аналогично вибрации в вязкой жидкости, такой как вода. Собственная частота гасимых колебаний меньше, чем собственная частота негасимой системы, на величину, зависящую от величины демпфирования.