РУҚА
Тапсырмалар № 4, 15 · ЕГЭ

Затухающие колебания

Колебания с постепенно уменьшающейся амплитудой
3 мин чтенияҚиындық: Обновлено 27 қыркүйек 2026

Затухающие колебания — это колебания, амплитуда которых со временем уменьшается из-за потерь энергии. Они возникают, например, у маятника из-за сопротивления воздуха и трения в подвесе.

Затухающие колебания
Колебания, при которых амплитуда постепенно уменьшается вследствие превращения механической энергии в другие виды энергии, главным образом во внутреннюю энергию из-за трения и сопротивления среды.

В идеальной системе свободные колебания продолжаются бесконечно, потому что энергия сохраняется. В реальной системе часть энергии каждый период переходит во внутреннюю энергию, поэтому уменьшаются и амплитуда, и полная механическая энергия. Для понимания процесса полезно вспомнить энергию колебаний.

\(A\)
амплитуда
м
\(A_0\)
начальная амплитуда
м
\(\beta\)
коэффициент затухания
с⁻¹
\(t\)
время
с

Формула затухания

При небольшом сопротивлении среды амплитуда убывает по экспоненциальному закону: за равные промежутки времени она уменьшается в одно и то же число раз.

\[A(t)=A_0 e^{-\beta t}\]

Уравнение движения можно записать так: \(x(t)=A_0e^{-\beta t}\cos(\omega t+\varphi)\), где \(\omega\) — угловая частота, а \(\varphi\) — начальная фаза. Период при слабом затухании почти не изменяется, но максимальные отклонения от положения равновесия становятся всё меньше.

№
Пример

Маятник отклонили и отпустили. Сначала он отклоняется на 10 см, затем на 8 см, потом на 6,4 см. Амплитуда уменьшается, значит, колебания затухающие: энергия теряется из-за сопротивления воздуха и трения в подвесе.

!
Не путайте

Затухающие колебания не являются вынужденными колебаниями. При затухании амплитуда уменьшается без периодического внешнего воздействия. При вынужденных колебаниях внешняя сила может поддерживать амплитуду и компенсировать потери энергии.

Проверьте себя

Что происходит с полной механической энергией затухающего осциллятора?

Главное за минуту

Главное

  • Затухающие колебания имеют амплитуду, уменьшающуюся со временем из-за потерь энергии.
  • При слабом сопротивлении амплитуда описывается формулой \(A(t)=A_0e^{-\beta t}\).
  • В отличие от вынужденных колебаний, затухание происходит без внешнего периодического воздействия.