حرکت نوسانی

حرکت نوسانی – فیزیک دوازدهم (۳)

زمان مطالعه: ۳ دقیقه

با سلام و احترام خدمت شما مخاطبین عزیز وبلاگ بین جو (Binjo)، در این مقاله قصد داریم تا نگاهی بر مبحث حرکت نوسانی داشته باشید. مطالب این مقاله به صورت کامل‌تر در مقالات زیر آمده است.

حرکت تناوبی

حرکت تناوبی حرکتی است که در بازه های زمانی معین تکرار می شود. حرکت زمین به دور محور خود که در هر ۲۴ ساعت یک بار تکرار می شود، جزر و مدهای متناوب و امواج دریا، ضربان قلب، آونگ ساعت، حرکت تارهای مرتعش در تارهای زهی، طلوع و غروب خورشید، پیدایش فصل ها،  حرکت بالا و پایین سوزن چرخ خیاطی و… نمونه هایی از حرکت تناوبی است که با گذشت زمان بارها تکرار می شوند.

حرکت نوسانی

حرکت نوسانی، حرکت تناوبی یا حرکت رفت و برگشتی است که با سرعت بیشتری و حول نقطه ای که نقطه تعادل نام دارد، رخ می دهد.

نوسانگر و نوسانگر ساده

متحرکی که با حرکت های تناوبی حول یک نقطه در حال نوسان است، نوسانگر نامیده می شود. به عنوان مثال سیستم وزنه – فنر نوعی نوسانگر است.

اگر نیروی بازگرداننده یا عامل ایجاد نوسان از قانون هوک پیروی کند، نوسان ساده خواهد بود. در این حرکت مدت زمان رفت و برگشت حول نقطه تعادل به همراه فاصله ای که در دو سمت نقطه تعادل طی می شود نیز برابر است.

بعد نوسان

فاصله نوسانگر از مبدأ نوسان، بعد نوسان نامیده می شود که آن را با x و یا y نشان می دهیم.

دامنه نوسان

بیشترین فاصله نوسانگر از مبدأ نوسان، دامنه نوسان است که با A نشان داده می شود.

دوره نوسان

دوره نوسان مدت زمان یک رفت و برگشت کامل است که یکای آن ثانیه و با T نشان داده می شود.

بسامد

 تعداد حرکت رفت و برگشتی انجام شده در یک ثانیه بسامد نام دارد که یکای آن عکس ثانیه (۱/s) یا هرتز (Hz) است. در واقع، بسامد عکس دوره است.

معادله حرکت نوسانی ساده

می دانیم در حرکت نوسانی، نیروی بازگرداننده از قانون هوک پیروی می کند.

F = -kx

این رابطه، معادله دیفرانسیل نام دارد. که با حل آن خواهیم داشت:

F = -kx = ma

معادله سرعت در حرکت نوسانی ساده

 

حرکت نوسانی ساده

 

 

در این رابطه:

A: دامنه نوسان و Φ: فاز نوسان است. فاز نوسان نیز با زمان طبق رابطه زیر تغییر می کند:

Φ = ωt

ω نیز بسامد زاویه ای است. پس حالا می توانیم رابطه به دست آمده در بالا را بازنویسی کنیم:

(X = A sin(ωt

تغییرات فاز نوسانگر نیز از رابطه زیر به دست می آید:

∆Φ = ω∆t

بسامد زاویه ای

تغییرات فاز نوسانگر در یک ثانیه، بسامد زاویه ای نام دارد که یکای آن در SI رادیان بر ثانیه (rad/s) است. ن

 ω = ۲πf / T

شرایط لازم برای نوسان یک جسم

  1.  باید امکان تبدیل انرژی پتانسیل و جنبشی به یکدیگر در جسم وجود داشته باشد. در نوسان آونگ انرژی جنبشی و پتانسیل گرانشی، و در سیستم جرم و فنر نیز انرژی های جنبشی و پتانسیل کشسانی دائما در حال تبدیل به یکدیگر هستند.
  • با خارج شدن جسم از وضعیت تعادل، باید نیرویی وجود داشته باشد که آن را به نقطه تعادل بازگرداند. در حرکت نوسانی آونگ، نیروی بازگرداننده وزن آونگ و در سیستم جرم و فنر نیز نیروی کشسانی فنر می باشد که برابر است با:

F = -kx

معادله سرعت در حرکت نوسانی ساده

می دانیم سرعت، تغییرات مکان نسبت به زمان است. پس در نتیجه خواهیم داشت:

V = dx/dt

(V= Aω cos(ωt

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *