Почему свободные колебания с течением времени затухают, а вынужденные нет?

Свободные колебания затухают со временем из-за диссипации энергии, то есть потери энергии системой внутренними или внешними факторами. Эти факторы могут включать вязкое трение, сопротивление среды, внутреннее трение в материалах системы и другие потери энергии.

При свободных колебаниях система начинает колебаться с определенной амплитудой и частотой, но по мере прохождения времени энергия колебаний постепенно рассеивается из системы в окружающую среду. Это приводит к уменьшению амплитуды колебаний со временем и затуханию колебательного процесса.

С другой стороны, вынужденные колебания не затухают, потому что система постоянно получает энергию от внешнего источника. Внешний источник энергии обеспечивает системе постоянное пополнение энергии, компенсируя потери энергии, которые могут возникать из-за диссипации в системе. Это позволяет системе поддерживать постоянную амплитуду колебаний и сохранять свою частоту без затухания.

Примером вынужденных колебаний может быть колебательная система, находящаяся под воздействием периодической внешней силы с частотой, близкой к собственной частоте системы. Воздействие внешней силы компенсирует потери энергии, и система будет колебаться с постоянной амплитудой и частотой, определяемой внешней силой.

Таким образом, основное различие между свободными и вынужденными колебаниями заключается в наличии или отсутствии постоянного внешнего источника энергии, который компенсирует потери энергии системы.