תוֹכֶן
תנודה היא סוג של תנועה תקופתית. תנועה אמורה להיות תקופתית אם היא חוזרת על עצמה לאחר פרקי זמן קבועים, כמו תנועה של מחט מכונת תפירה, תנועה של שקעי מזלג כוונון וגוף מושעה ממעיין. אם חלקיק נע קדימה ואחורה באותו נתיב, אומרים כי תנועתו היא תנודה או רטטת, תדירות תנועה זו היא אחד המאפיינים הפיזיים החשובים ביותר שלה.
תזוזה של חלקיק המבצע תנועה תקופתית יכולה להתבטא במונחים של פונקציות סינוס וקוסינוס. מכיוון שפונקציות אלה נקראות פונקציות הרמוניות, תנועה תקופתית ידועה גם בשם תנועה הרמונית.
מהי תנועה הרמונית פשוטה?
בין כל סוגי התנודות, ה- תנועה הרמונית פשוטה (SHM) הוא הסוג החשוב ביותר. ב- SHM פועל כוח בעל גודל ועוצמה משתנים על חלקיק. חשוב לציין של- SHM יש יישומים חשובים לא רק בתחום המכניקה, אלא גם בתחום האופטיקה, הצליל והפיזיקה האטומית.
אומרים שגוף מבצע תנועה הרמונית לינארית פשוטה אם
המשוואה ו = –Kx משמש להגדרת תנועה הרמונית לינארית פשוטה (SHM), בה ו הוא גודל הכוח המשיב; איקס הוא העקירה הקטנה מהמיקום הממוצע; ו ק הוא הכוח קבוע. הסימן השלילי מציין כי כיוון הכוח הוא הפוך לכיוון העקירה.
כמה דוגמאות לתנועה הרמונית פשוטה הן תנועה של מטוטלת פשוטה לנדנדות קטנות ומגנט רוטט בגירוי מגנטי אחיד.
מהי אמפליטציית התנודה?
קחו למשל חלקיק המבצע תנודה לאורך הנתיב QOR עם O כמיקום הממוצע ו- Q ו- R כמיקומיו הקיצוניים משני צדי O. נניח שברגע נתון של התנודה החלקיק נמצא ב P. המרחק שנסע על ידי החלקיק ממקומו הממוצע נקרא עקירתו (איקס) כלומר OP = איקס.
העקירה נמדדת תמיד מהמיקום הממוצע, תהיה אשר תהיה נקודת המוצא. לדוגמה, גם אם החלקיק עובר מ- R ל- P, העקירה עדיין נותרה איקס.
ה אמפליטודה (א) של התנודה מוגדר כעקירה המרבית (איקסמקסימום) של החלקיק משני צדי מיקומו הממוצע, כלומר, א = OQ = OR. א תמיד נתפסת כחיובית, ולכן משרעת הנוסחה של התנודה היא רק גודל העקירה מהמיקום הממוצע. המרחק QR = 2_A_ נקרא אורך הנתיב או היקף התנודה או הנתיב הכולל של החלקיק המתנדנד.
נוסחת תדר התנודה
התקופה (ט) של התנודה מוגדרת כזמן שלוקח החלקיק להשלמת תנודה אחת. אחרי הזמן טהחלקיק עובר באותה תנוחה באותו כיוון.
תדירות הגדרת התנודה היא פשוט מספר התנודות שמבצע החלקיק בשנייה אחת.
בתוך ט שניות, החלקיק משלים תנודה אחת.
לכן, מספר התנודות בשנייה אחת, כלומר התדירות שלה ו, פועל עזר לגוף שני:
f = frac {1} {T}תדירות התנודה נמדדת במחזורים לשנייה או הרץ.
סוג תדר התנודה
האוזן האנושית רגישה לתדרים הנמצאים בין 20 הרץ ל 20,000 הרץ, ותדרים בטווח זה נקראים תדרים קוליים או נשמעים. התדרים שמעל טווח השמיעה האנושית נקראים תדרים קוליים, ואילו התדרים הנמצאים מתחת לטווח הקריאה נקראים תדרים אינפרסוניים. מונח מאוד מוכר מאוד במונח זה הוא "קולי קולי." אם גוף נוסע מהר יותר ממהירות הצליל, אומרים שהוא נוסע במהירויות קוליות.
תדרים של גלי רדיו (גל אלקטרומגנטי מתנדנד) באים לידי ביטוי בקילוהרץ או מגההרץ, ואילו לאור הנראה יש תדרים בטווח של מאות טררהרטס.