振動現象の特徴

質問

振動現象の特徴について教えてください。
よろしくお願いします

回答No.1

keros66 · ベストアンサー

質問がやや漠然としているので、真意を取り違えているかも知れませんが、一応次のような説明を提案します。
振動現象は、エネルギーを変換しながら蓄積する機構をもつ系で発生します。代表的な例として、力学系と電気回路を見てみましょう。
力学系の例として、小さな物体を糸でつるした振子を考えます。この系で、自然に停止した位置から、糸がたるまないように押し上げて離すと、物体は「フリコ」として往復運動（振動）をします。このときの振動の速さ（一往復する時間：周期という）は主に糸の長さで決まってきますが、この周期は系に固有のもので、固有周期（その逆数を固有振動数）と言っています。この振動では位置のエネルギーと運動のエネルギーが周期的に変換されていることがわかります。なおこの系では、系全体の力学的エネルギー（位置のエネルギーと運動のエネルギーとの和）は、空気抵抗などで熱エネルギーなどに少しずつ変換されて減少し、そのため振動の振幅は減少します。この減少は（振動の）減衰と呼ばれています。振動のエネルギーを供給して振動を発生させたり、振幅を増加させることを励振と呼んでいます。時計の振り子などでは、振動が減衰しないで持続していますが、これは空気抵抗や取り付け部の摩擦などによる減衰を、発条や電磁機構による励振で相殺しているためです。
電気回路の例では、コイルとコンデンサを直列に接続した回路を考えます。この回路に、直列に直流電圧を加えてコンデンサを充電し、電源を取り除いて直列に結線すると、振動的な電流が流れます。この物理現象の詳細な説明は省略しますが（説明が必要であれば再質問してください）、この振動の固有振動数はコイルのインダクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃの関数として決まってきます。またこの回路の減衰は、不可避的に挿入されるコイルの電気抵抗とコンデンサの誘電体損失などによって発生します。エネルギーとしては、コイルに電流が流れているときの磁気エネルギーとコンデンサに電荷がたまったときの静電エネルギーの間の変換が関与しています。
振動には上記の例の他にもたくさんありますが、たいていは、力学系か電気系か、両者が複合したものだと思います。
どうも要領を得ない説明でしたが、少しは役に立つでしょうか。