Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы приводит к тому, что при некоторой определенной для данной системы частоте амплитуда колебаний достигает максимального значения. Колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие вынуждающей силы при этой частоте. Это явление называется резонансом, а соответствующая частота – резонансной частотой. Графически зависимость амплитуды xm вынужденных колебаний от частоты ω вынуждающей силы описывается резонансной кривой (рис. 7.9).
Исследуем поведение амплитуды вынужденных колебаний в зависимости от частоты
. Оставляя амплитуду вынуждающей силы неизменной, будем менять ее частоту. При
получаем статическое отклонение под действием постоянной силы
:
.
При возрастании частоты
амплитуда смещения
сначала также возрастает, затем проходит через максимум и, наконец, асимптотически стремится к нулю. Из рис. 7.9 видно также, что чем меньше
, тем выше и правее лежит максимум данной кривой. Кроме того, чем меньше
, тем сильнее изменяется с частотой амплитуда вблизи резонанса, тем острее получается максимум.
Явление резонанса может явиться причиной разрушения мостов, зданий и других сооружений, если собственные частоты их колебаний совпадут с частотой периодически действующей внешней силы. С явлением резонанса приходится считаться при конструировании машин и различного рода сооружений. Собственная частота этих устройств ни в коем случае не должна быть близка к частоте возможных внешних воздействий.