Nucené kmitání mechanického oscilátoru

Z praxe víme, že chceme-li udržet těleso v kmitavém pohybu, je nutno jej pravidelně rozkmitávat, neboť jinak se oscilátor vlivem tlumení za určitou dobu zastaví

Houpačku udržíme v pohybu pravidelnými nárazy nebo změnou polohy těžiště, …

Budeme-li na konci každé periody kompenzovat ztráty energie, které vznikly tlumením kmitavého pohybu, bude (při určité velikosti působící síly) amplituda výchylky stálá a oscilátor bude kmitat netlumeně. Netlumeného kmitání jsme dosáhli vnějším působením na oscilátor - mezi oscilátorem a jeho okolím vznikla vazba. Oscilátor nekmitá volně - je ovlivňován okolím.

Tímto způsobem realizované kmitání je sice netlumené, ale není harmonické. Abychom získali kmitání harmonické, bylo by nutno nahrazovat ztráty v průběhu celé periody (a ne najednou na jejím konci) nepřetržitým působením vnější síly , která se s časem mění harmonicky, tj. podle vztahu .

V příkladu s houpačkou by maminka musela s houpačkou běhat tam a zpátky a přitom houpačce dodávat přesně tu energii, o kterou vlivem ztrát přišla. Takový styl houpání je ale v praxi nepoužitelný …

Tak vznikne netlumené harmonické kmitání, které je vynucováno vnější silou - nucené harmonické kmitání mechanického oscilátoru. Lze ukázat, že oscilátor při nuceném kmitání kmitá vždy s frekvencí vnějšího působení (viz obr. 25). Tím se liší nucené kmitání od kmitání vlastního, kterému přísluší jen jediná frekvence (vlastní frekvence).

Obr. 25

Z hlediska praktického uplatnění je důležité, že takto lze rozkmitat i objekt, který vlastnosti oscilátoru nemá. Vlastnosti objektu nemají vliv na frekvenci kmitání, ale mohou značně ovlivnit amplitudu výchylky nebo fázi kmitavého pohybu.