Теория:

Для начала свободных колебаний необходим первоначальный внешний импульс, чтобы вывести колебательную систему из состояния равновесия.
По мере совершения колебаний энергия будет расходоваться на преодоление сил сопротивления - трение в подвесе, сопротивление воздуха, и амплитуда будет постепенно уменьшаться. Спустя некоторые время  механическая энергия полностью перейдёт во внутреннюю и колебания прекратятся. Поэтому все свободные колебания являются затухающими.
 
Обрати внимание!
Для того, чтобы обеспечить постоянную амплитуду и сделать колебания незатухающими, необходима подача энергии извне в течение каждого периода колебаний.
Чтобы осуществить подачу энергии, нужно регулярно прикладывать силу и вынуждать колебания продолжаться. Как пример можно рассмотреть качели (рис. \(1\)): подталкивая их, мы не даем им остановиться.
 
качели_šupoles_swing.gif
 
Рис. \(1\). Вынужденные колебания качелей
Вынужденными колебаниями называются колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы.
Вынуждающей силой является периодическая внешняя сила, влияющая на колебания.
В примере с качелями вынуждающей силой является отталкивание качелей со стороны второго человека. Для того, чтобы колебания оставались гармоническими, направление действия силы должно быть в одном и том же направлении и в одной и той же точке колебания.
  • Если подталкивать качели в разных точках и в разные стороны, то периодичность колебаний можно нарушить.
  • Если значение вынуждающей силы увеличивать, то можно получить резкое возрастание амплитуды колебаний — явление резонанса колебаний.
Для установления постоянных амплитуды и частоты вынужденных колебаний необходимо время.
Установившимися вынужденными колебаниями называют гармонические колебания с частотой вынуждающей силы.
Перемешивая ложкой напитки в чашке, мы заставляем частицы жидкости совершать колебания с частотой вращения ложки. Газ в двигателе внутреннего сгорания поддерживает колебание поршня (рис. \(2\)). Источник вынуждающей силы задаёт частоту колебаний всей системы.
 
internal_combustion_engine.gif
 
Рис. \(2\). Двигатель внутреннего сгорания
 
Незатухающими колебаниями называют гармонические колебания с постоянной амплитудой.
Действие вынуждающей силы компенсирует потери энергии, поэтому энергия колебания сохраняется.
Существуют системы, в которых незатухающие колебания возникают не за счёт периодического внешнего воздействия, а в результате имеющейся у таких систем способности самой регулировать поступление энергии от постоянного источника. Такие системы называются автоколебательными, а процесс незатухающих колебаний в таких системах — автоколебаниями.
В автоколебательной системе можно выделить три характерных элемента — колебательная система, источник энергии и устройство обратной связи между колебательной системой и источником.
В качестве колебательной системы может быть использована любая механическая система, способная совершать собственные затухающие колебания (например, маятник настенных часов).
Источником энергии может служить энергия деформация пружины или потенциальная энергия груза в поле тяжести.
Устройство обратной связи представляет собой некоторый механизм, с помощью которого автоколебательная система регулирует поступление энергии от источника.
Пример:
в часовом механизме с анкерным ходом обратная связь осуществляется за счет взаимодействия анкера с ходовым колесом (рис. \(3\)), позволяя закручивать гирю на цепь, что позволяет маятнику часов колебаться.
 
Маятник.gif
 
Рис. \(3\). Маятник часов
 
Механические автоколебательные системы широко распространены в окружающей нас жизни и в технике. Автоколебания совершают поршни в паровых машинах и в двигателях внутреннего сгорания, молоточки в электрических звонках (рис. \(4\)), струны смычковых музыкальных инструментов, воздушные столбы в трубах духовых инструментов, голосовые связки при разговоре или пении.
 
Asset 19fiz.svgAsset 20fiz.svg
Рис. \(4\). Электромеханический звонок
Источники:
Рис. 1. Вынужденные колебания качелей. © ЯКласс.
Рис. 2. Двигатель внутреннего сгорания. © ЯКласс.
Рис. 3. Маятник часов. © ЯКласс.
Рис. 4. Электромеханический звонок. © ЯКласс.