Графики двух периодических функций (колебаний) одинаковой частоты задержаны (сдвинуты) один относительно другого. Задержка во времени эквивалентна соответствующей разности фаз.
Объяснение:
используя инструкцию реши:
Фаза колебаний начальная — значение фазы колебаний (полной) в начальный момент времени, т.е. при t = 0 (для колебательного процесса), а также в начальный момент времени в начале системы координат, т.е. при t = 0 в точке (x, y, z) = 0 (для волнового процесса).
Фаза колебания (в электротехнике) — аргумент синусоидальной функции (напряжения, тока), отсчитываемый от точки перехода значения через нуль к положительному значению.[1]
Фаза колебания — гармоническое колебание (φ).
Величину φ, стоящую под знаком функции косинуса или синуса, называют фазой колебаний , описываемой этой функцией.
φ= ω៰t
Как правило, о фазе говорят применительно к гармоническим колебаниям или монохроматическим волнам. При описании величины, испытывающей гармонические колебания, используется, например, одно из выражений:
{\displaystyle A\cos(\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle A\sin(\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle Ae^{i(\omega t+\varphi _{0})}}.
Аналогично, при описании волны, распространяющейся в одномерном пространстве, например, используются выражения вида:
{\displaystyle A\cos(kx-\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle A\sin(kx-\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle Ae^{i(kx-\omega t+\varphi _{0})}},
для волны в пространстве любой размерности (например, в трехмерном пространстве):
{\displaystyle A\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle A\sin(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0})},{\displaystyle Ae^{i(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0})}}.
Фаза колебаний (полная) в этих выражениях — аргумент функции, т.е. выражение, записанное в скобках; фаза колебаний начальная — величина φ0, являющаяся одним из слагаемых полной фазы. Говоря о полной фазе, слово полная часто опускают.
Колебания с одинаковыми амплитудами и частотами могут различаться фазами. Так как ω៰=2π/Т , то φ= ω៰t = 2π t/Т.
Отношение t/Т указывает, сколько периодов от момента начала колебаний. Любому значению времени t, выраженному в числе периодов Т, соответствует значение фазы φ, выраженное в радианах. Так, по времени t=Т/4 (четверти периода) φ=π/2, по половины периода φ=π, по целого периодаφ=2π и т.д.
Поскольку функции sin(…) и cos(…) совпадают друг с другом при сдвиге аргумента (то есть фазы) на {\displaystyle \pi /2,} то во избежание путаницы лучше пользоваться для определения фазы только одной из этих двух функций, а не той и другой одновременно. По обычному соглашению фазой считают аргумент косинуса, а не синуса.[2][3]
То есть, для колебательного процесса (см. выше) фаза (полная)
{\displaystyle \varphi =\omega t+\varphi _{0}},
для волны в одномерном пространстве
{\displaystyle \varphi =kx-\omega t+\varphi _{0}},
для волны в трехмерном пространстве или пространстве любой другой размерности:
{\displaystyle \varphi =\mathbf {k} \mathbf {r} -\omega t+\varphi _{0}},
где {\displaystyle \omega } — угловая частота (величина, показывающая, на сколько радиан или градусов изменится фаза за 1 с; чем величина выше, тем быстрее растет фаза с течением времени); t— время; {\displaystyle \varphi _{0}} — начальная фаза (то есть фаза при t = 0); k — волновое число; x — координата точки наблюдения волнового процесса в одномерном пространстве; k — волновой вектор; r — радиус-вектор точки в пространстве (набор координат, например, декартовых).
В приведенных выше выражениях фаза имеет размерность угловых единиц (радианы, градусы). Фазу колебательного процесса по аналогии с механическим вращательным также выражают в циклах, то есть долях периода повторяющегося процесса:
1 цикл = 2{\displaystyle \pi } радиан = 360 градусов.
В аналитических выражениях (в формулах) преимущественно (и по умолчанию) используется представление фазы в радианах, представление в градусах также встречается достаточно часто (по-видимому, как предельно явное и не приводящее к путанице, поскольку знак градуса не принято никогда опускать ни в устной речи, ни в записях). Указание фазы в циклах или периодах (за исключением словесных формулировок) в технике сравнительно редко.
Иногда (в квазиклассическом приближении, где используются квазимонохроматические волны, т.е. близкие к монохроматическим, но не строго монохроматические, а также в формализме интеграла по траекториям, где волны могут быть и далекими от монохроматических, хотя всё же подобны монохроматическим) рассматривается фаза, являющаяся нелинейной функцией времени t и пространственных координат r, в принципе — произвольная функция[4]:
{\displaystyle \varphi =\varphi (\mathbf {r} ,t).}
