Что значит "нормальные колебания"

собственные (свободные) гармонические колебания линейных систем с постоянными параметрами, в которых отсутствуют как потери энергии, так и приток ее извне. Каждое нормальное колебание характеризуется определенным значением частоты, с которой колеблются все элементы системы, и формой распределением амплитуд и фаз. Число нормальных колебаний равно числу колебательных степеней свободы системы.

гармонические собственные колебания , которые могли бы существовать в линейных колебательных системах, если бы в них не происходило рассеяния энергии. В каждом Н. к. все точки системы колеблются с одной и той же частотой, которая (так же, как и распределение амплитуд и фаз Н. к. между точками системы) определяется параметрами системы. Число Н. к., свойственных данной колебательной системе, равно числу колебательных степеней свободы (см. Степеней свободы число ) в этой системе; в частности, сплошной колебательной системе, число степеней свободы которой n = ¥, свойственно бесконечно большое число Н. к. (при этом частоты всех Н. к., вообще говоря, различны, и только в специальных «вырожденных» случаях частоты некоторых Н. к. могут быть равны).

Все Н. к. независимы в том смысле, что специальным выбором начальных условий можно возбудить только одно (любое) из всех свойственных системе Н. к. Но при произвольных начальных условиях в общем случае возбуждаются одновременно все n Н. к., и в каждом из этих колебаний участвуют все n колебательных степеней свободы. Результирующее колебание, представляющее собой сумму всех возникших Н. к., уже не является гармоническим. Величины амплитуд и начальных фаз всех Н. к. определяются начальными условиями.

Любое, т. е. возникающее при любых начальных условиях, негармоническое собственное колебание в линейной системе представляет собой суперпозицию свойственных этой системе Н. к. В то же время резонанс в колебательной системе может возникнуть лишь в том случае, когда частота гармонической внешней силы совпадает с одной из частот Н. к. в этой системе. Т. о., состав Н. к., свойственных данной системе, существенно определяет черты как собственных, так и вынужденных колебаний в данной системе. Число колебательных степеней свободы, а значит, и число Н. к., свойственных системе, равно или меньше общего числа степеней свободы этой системы.

Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959, гл. VI, ╖9; Стретт Дж. В. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., М. ≈ Л., 1955, гл. VI, ╖ 86.

С. Э. Хайкин.

Нормальные колебания, Собственные колебания или моды — набор характерных для колебательной системы типов гармонических колебаний . Каждое из нормальных колебаний физической системы, например, колебаний атомов в молекулах, характеризуется своей частотой . Такая частота называется нормальной частотой, или собственной частотой (по аналогии с линейной алгеброй: собственное число и собственный вектор). Набор частот нормальных колебаний составляет колебательный спектр. Произвольное колебание физической системы можно представить в виде суперпозиции нормальных колебаний. Вынужденные колебания физической системы имеют резонанс на частотах, которые совпадают с частотами нормальных колебаний этой системы.