Science & Education

Ταλαντώσεις

Περιοδικά φαινόμενα είναι τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα.

Περιοδικές κινήσεις είναι οι κινήσεις που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα.

Ταλαντώσεις ονομάζονται οι περιοδικές κινήσεις που πραγματοποιούνται μεταξύ δύο ακραίων θέσεων.

Θέση ισορροπίας (Θ.Ι.) ονομάζεται η θέση γύρω από την οποία πραγματοποιείται η ταλάντωση. Στη Θ.Ι. η συνισταμένη των δυνάμεων είναι μηδέν. Όταν ένα σώμα που εκτελεί ταλάντωση απομακρύνεται από Θ.Ι. , η συνισταμένη δύναμη τείνει να το επαναφέρει σε αυτήν.

Μεγέθη που χαρακτηρίζουν μία ταλάντωση

Περίοδος (Τ): Είναι ο χρόνος που χρειάζεται ένα σώμα για να κάνει μία πλήρη ταλάντωση.

Μονάδα μέτρησης της Περιόδου είναι το δευτερόλεπτο (s).

Συχνότητα (f): Ονομάζεται ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων (Ν)  που εκτελεί το σώμα σε χρονικό διάστημα (t) προς το αντίστοιχο χρονικό διάστημα.

Σε χρόνο μίας περιόδου το σώμα εκτελεί μία πλήρη ταλάντωση, άρα:

(1)  

Η συχνότητα είναι το αντίστροφο της περιόδου (και αντίστροφα).

Μονάδα μέτρησης της συχνότητας είναι το Χερτζ (Hz) που ισούται με 1/s.  

Πλάτος της ταλάντωσης (Α): Ονομάζουμε την μέγιστη απομάκρυνση του σώματος από τη Θ.Ι.

Μονάδα μέτρησης του πλάτους είναι το μέτρο (m).

Απλό εκκρεμές

Το απλό εκκρεμές αποτελείται από ένα σώμα μάζας κι ένα νήμα μήκους . Στο ένα άκρο του νήματος είναι κρεμασμένο το σώμα ενώ το άλλο άκρο του νήματος είναι στερεωμένο σε σταθερό σημείο, γύρω από το οποίο μπορεί να κινείται ελευθέρα.

Εκκρεμές

Αν αφήσουμε ελεύθερο το εκκρεμές, τότε ατό ισορροπεί σε κατακόρυφη θέση (Θέση Ο). Αν το απομακρύνουμε από τη θέση ισορροπίας και το μετακινήσουμε προς την θέση Α, τότε, όταν το αφήσουμε ελεύθερο, το εκκρεμές θα εκτελέσει ταλάντωση γύρω από την θέση ισορροπίας Ο και μεταξύ των θέσεων Α και Β.

Αποδεικνύεται πειραματικά ότι η περίοδος του εκκρεμούς δεν εξαρτάται από τη μάζα του σώματος ούτε από το πλάτος της ταλάντωσης (για γωνία μικρότερη των 10^ο ) αλλά μόνο από το μήκος του νήματος και την επιτάχυνση της βαρύτητας .

Ενέργεια και ταλάντωση

Για να ξεκινήσει μία ταλάντωση, θα πρέπει αρχικά να απομακρύνουμε  το σώμα από τη θέση ισορροπίας και μετά να το αφήσουμε ελεύθερο. Για να το κάνουμε αυτό, καταναλώνουμε κάποια ενέργεια. Η ενέργεια αυτή δεν χάνεται, αλλά αποθηκεύεται στο σώμα με μορφή δυναμικής ενέργειας. (είτε γιατί έχει ανέβει κάποιο ύψος είτε λόγω ελατηρίου).

Όταν αφήσουμε το σώμα, αυτό αρχίζει να κινείται κι ένα μέρος της δυναμικής ενέργειας, μετατρέπεται σε κινητική.

Όταν το σώμα περνάει από τη θέση ισορροπίας, όλη η δυναμική ενέργεια έχει μετατραπεί σε κινητική και καθώς  το σώμα κατευθύνεται προς την άλλη ακραία θέση, τότε έχουμε πάλι μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε δυναμική.

Κατά τη διάρκεια μίας ταλάντωσης, έχουμε την περιοδική μετατροπή της δυναμικής ενέργειας σε κινητική και αντίστροφα.

Αν δεν υπάρχουν τριβές και αντιστάσεις, τότε η μηχανική ενέργεια της ταλάντωσης παραμένει σταθερή.

Αυτή η εργασία έχει άδεια χρήσης Creative Commons -Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση – Παρόμοια Διανομή4.0.

Το άρθρο δημοσιεύτηκε Πέμπτη 26 Φεβρουαρίου 2015 στις 14:02 στην κατηγορία Φυσική Γ' Γυμνασίου. Μπορείς να παρακολουθείς τα σχόλια χρησιμοποιώντας το RSS 2.0 feed. Τα σχόλια και τα pings δεν επιτρέπονται.