CÁC DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Theo định luật thứ hai của Newton thì một vật sẽ nằm trong trạng thái cân bằng khi tổng các lực tác dụng lên nó bằng không. Song cân bằng có năm bảy kiểu! Ví dụ, nếu đặt hòn bi lên điểm cao nhất của một bình cầu lộn ngược, thì lực hấp dẫn của nó với Trái Đất sẽ cân bằng với phản lực N của điểm tựa. Song chỉ cần hơi rung động là hòn bi sẽ lăn xuống dưới. Đặt hòn bi vào bên trong bình ta dễ dàng thấy rằng dù có rung nó thế nào đi nữa hòn bi bao giờ cũng quay lại điểm thấp nhất.
Bây giờ ta xét chi tiết hơn quá trình vật trở về vị trí bền của nó. Ở vị trí nghiêng thì sự cân bằng lực bị phá vỡ và lực tổng hợp khác không sẽ có xu hướng đưa vật quay trở lại: Lực này gọi là lực phục hồi.
Khi vật đạt vị trí cân bằng thì lực phục hồi bằng không, còn vận tốc của vật thì cực đại. Do đó vật tiếp tục chuyển động theo quán tính và lệch về phía đối diện. Lực phục hồi lại tác động lên nó nhưng theo hướng ngược lại. Vật chuyển động chậm lại và ở vị trí cao nhất dừng lại trong khoảnh khắc rồi chuyển động ngược lại. Nói cách khác vật lần lượt lệch về phía này, rồi sang phía kia và nếu không có lực cản thì quá trình này sẽ xảy ra mãi mãi. Sự chuyển động lặp đi lặp lại có chu kỳ như vậy là dao động. Trong thực tế do ma sát và lực cản của môi trường vận tốc của vật mỗi lần đi qua điểm cân bằng sẽ một giảm, và trị số đỉnh đến đỉnh của dao động cũng giảm. Người ta nói là nó tắt dần và vật dần dần ngừng lại, còn năng lượng thì chuyển sang dạng không phải cơ học (nhiệt).
Những vị trí bền vững của vật ứng với những giá trị cực tiểu của thế năng U (điểm A và C), còn những vị trí không bền vững ứng với những giá trị thế năng cực đại (điểm B). Sự cân bằng tại điểm D trên đoạn ngang của đường cong U(x) đôi khi người ta gọi là điểm cân bằng không phân biệt. Sự cân bằng này không bền đối với những tác động ngẫu nhiên mà kết quả là vật nhận được một xung, tiếp tục chuyển động đều theo quán tính ra xa khỏi điểm ban đầu bao nhiêu cũng được. Sự cân bằng tại điểm A bền hơn tại C: nếu độ dịch chuyển từ C vượt quá khoảng xc – xb thì vật không trở lại chỗ cũ mà vượt qua vị trí không bền B để chiếm vị trí A là vị trí bền hơn C.
