Многие физические системы допускают внезапное и неожиданное появление синусоидальных волн. Например, когда вы были молоды, вы видели рябь в устойчивой воде, движение колебания после того, как вы толкали и отпускали его, и вы пытались согнуть жесткую линейку и затем отпустить ее. Эти вещи, хотя и разные, имеют общее свойство: они покачиваются, или качаются, или ... вибрируют, или ... в более общем смысле, они движутся взад-вперед. Проходят годы, и вы попадаете в инженерный класс, где изучаете, что на самом деле происходит с этими вихлящими вещами, которые вы наблюдали, только чтобы узнать, что они покачиваются таким же образом! И это, сюрприз, сюрприз, синусоида. Это наиболее существенныйволна, потому что ее существование в природе имеет большое значение. Кто знает, что если бы рябь в устойчивой воде была прямоугольной волной, что если движение свинга принимает форму прямоугольной волны, и т. Д. И т. Д., Тогда прямоугольная волна была бы наиболее существенной формой волны, просто случается так, что это не правда, и синусоида проявляется во вселенной так много.
Что действительно интригует, так это то, что синусоидальная волна возникает из треугольников и кругов. Теперь, без знания математики, действительно трудно связать точки оттуда с проявлениями синусоидальной волны в воде, колебаниями, линейками и т. Д., Но дело в том, что производная синусоидальной волны - это синусоидальная волна, и это найдено через геометрию круга и прямоугольного треугольника. А физические системы можно моделировать с помощью дифференциальных уравнений, что дает уверенность в том, что в этих системах существуют синусоидальные волны (также не забывайте об экспонентах; их существование в природе также имеет большое значение; они имеют странную глубокую связь с синусоидальными волнами , что в конечном итоге раскрывается в формуле Эйлера).
Еще одна особенность синусоидальной волны заключается в том, что они могут довольно хорошо «проходить» через некоторые системы. Имейте синусоидальный вход в систему LTI (такую как система, построенная исключительно из идеальных резисторов, конденсаторов и индукторов), и вы получите синусоидальный выход (в частности, тот, который сохраняет частоту входа). Другими словами, синусоидальная форма волны является единственной уникальной формой волны, которая не меняет свою форму через систему LTI. Посмотрите на эту лекцию.
И грустная вещь о синусоидальных волнах в том, что они технически не существуют. Синусоидальные волны, которые вы получаете от природы, имеют некоторые деформации, искажения, шум и идеальные пассивные компоненты тоже не существуют. Лучшее, что они могут получить, это просто близкие приближения синусоиды. Однако, если кто-то настолько деликатен, чтобы продвигать математику так, чтобы он учитывал эти недостатки, то измерения могут стать все более и более точными (что может быть ограничено атомным уровнем из-за квантовой механики и всего этого огромного большого количества).