Hellenica World

.

Το σύστημα ελατηρίου-μάζας αποτελεί παράδειγμα αρμονικού ταλαντωτή

Απλή (γραμμική) αρμονική ταλάντωση ονομάζεται η ταλάντωση κατά την οποία η τροχιά είναι ευθύγραμμη (απλή) και η απομάκρυνση του κινητού από τη θέση ισορροπίας του είναι ημιτονοειδής (αρμονική) συνάρτηση του χρόνου.

Παραδείγματα απλού αρμονικού ταλαντωτή είναι το σύστημα ιδανικού ελατηρίου - μάζας και το απλό εκκρεμές για μικρές γωνίες εκτροπής, και με την προϋπόθεση και για τα δύο παραδείγματα ότι δεν υπάρχουν απώλειες μηχανικής ενέργειες, όπως λόγω τριβών.

Χαρακτηριστικά μεγέθη της ταλάντωσης

Έστω ένα υλικό σημείο το οποίο εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση στον άξονα xOx' με θέση ισορροπίας (x = 0) την αρχή του άξονα. Τα χαρακτηριστικά μεγέθη αυτής της κίνησης είναι η απομάκρυνση x από τη θέση ισορροπίας, το πλάτος της ταλάντωσης A, η στιγμιαία φάση, η αρχική φάση φ0 της ταλάντωσης,η κυκλική συχνότητα ω, η περίοδος T και η συχνότητα f της ταλάντωσης.

Απομάκρυνση x: Είναι η αλγεβρική τιμή του διανύσματος από τη θέση ισορροπίας της ταλάντωσης. Μονάδα στο S.I. είναι το μέτρο (m).

Πλάτος A: Είναι η απόλυτη τιμή της μέγιστης απομάκρυνσης από τη θέση ισορροπίας.

Στιγμιαία φάση: Είναι η γωνία η οποία καθορίζει κάθε στιγμή μέσω του ημιτόνου τη στιγμιαία τιμή της απομάκρυνσης. Μετράται σε rad.

Αρχική φάση φ0: Είναι η τιμή της στιγμιαίας φάσης την αρχή της μέτρησης του χρόνου, και συνεπώς καθορίζει την απομάκρυνση του κινητού εκείνη τη στιγμή. Έχει εύρος τιμών

Κυκλική συχνότητα ω: Εκφράζει το ρυθμό μεταβολής της στιγμιαίας φάσης ως προς τον χρόνο, \omega = \frac{d\phi}{dt}. Συνδέεται με την περίοδο με τη σχέση και με τη συχνότητα με την σχέση ω = 2πf.

Περίοδος T: Είναι το χρονικό διάστημα στο οποίο εκτελείται μια πλήρη ταλάντωση, δηλαδή είναι ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών μεταβάσεων του κινητού από την ίδια θέση και με την ίδια φορά. Μετράται σε δευτερόλεπτα (s) στο S.I.

Συχνότητα f: Είναι το πλήθος των επαναλήψεων που εκτελεί το κινητό στη μονάδα του χρόνου, δηλαδή }, όπου N είναι το πλήθος των επαναλήψεων και t είναι ο χρόνος. Είναι μέγεθος αντίστροφο της περιόδου και έχει μονάδα μέτρησης στο S.I. το Hz ή s −1.

Κινηματική της απλής αρμονικής ταλάντωσης

Η απομάκρυνση στην απλή αρμονική ταλάντωση δίνεται από τον γενικό τύπο x = Asin(ωt + φ0). Στην περίπτωση που το κινητό βρίσκεται στην θέση ισορροπίας του κινούμενο προς την θετική φορά την χρονική στιγμή t = 0 τότε η αρχική φάση φ0 είναι μηδέν και η παραπάνω εξίσωση γίνεται x = Asin(ωt)

Η ταχύτητα είναι ο ρυθμός μεταβολής της απομάκρυνσης

. Ο παράγοντας ωA συμβολίζεται με υmax και αποτελεί τη μέγιστη τιμή της ταχύτητας (πλάτος ταχύτητας) στην ταλάντωση, που αποκτάται στη θέση ισορροπίας.

Η επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας . Ο παράγοντας ω2A συμβολίζεται με αmax και αποτελεί τη μέγιστη τιμή της επιτάχυνσης (πλάτος επιτάχυνσης) στην ταλάντωση, που αποκτάται στις ακραίες θέσεις ταλάντωσης. Η επιτάχυνση χρησιμοποιώντας την εξίσωση απομάκρυνσης μπορεί να γραφεί α = − ω2x.

Αποδεικνύονται επίσης οι εξής σχέσεις: και .

Retrieved from "http://el.wikipedia.org/"
All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License

Επιστήμη

Αλφαβητικός κατάλογος

Home