תנודה לעומת תנועה הרמונית פשוטה
תנודות ותנועה הרמונית פשוטה הן שתי תנועות מחזוריות הנדונות בפיזיקה. המושגים של תנודות ותנועה הרמונית פשוטה נמצאים בשימוש נרחב בתחומים כמו מכניקה, דינמיקה, תנועות מסלול, הנדסת מכונות, גלים ורעידות ועוד תחומים שונים. חיוני להבנה נכונה במושגים הללו כדי להצטיין בתחומים כאלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הן תנודות ותנועות הרמוניות פשוטות, ההגדרות של תנודה ותנועה הרמונית פשוטה, היישומים שלהן, כמה דוגמאות לתנועות ותנודות הרמוניות פשוטות, הדמיון ביניהן, ולבסוף ההבדל בין תנודה להרמונית פשוטה. תְנוּעָה.
תנודה
תנודות הן סוג של תנועה תקופתית. תנודה מוגדרת בדרך כלל כווריאציה שחוזרת על עצמה לאורך זמן. התנודה יכולה להתרחש על פני נקודת שיווי משקל אמצעית או בין שני מצבים. מטוטלת היא דוגמה טובה לתנועה תנודה. התנודות הן לרוב סינוסאידיאליות. זרם חילופין הוא גם דוגמה טובה לתנודה. במטוטלת הפשוטה, הבוב מתנודד מעל נקודת שיווי המשקל האמצעית. בזרם חילופין, האלקטרונים מתנודדים בתוך המעגל הסגור מעל נקודת שיווי משקל. ישנם שלושה סוגים של תנודות. הסוג הראשון הוא התנודות הבלתי-דמויות שבהן האנרגיה הפנימית של התנודה נשארת קבועה. הסוג השני של התנודות הוא התנודות הדחוסות. במקרה של תנודות דחוסות, האנרגיה הפנימית של התנודה יורדת עם הזמן. הסוג השלישי הוא התנודות המאולצות. בתנודות מאולצות, מופעל כוח על המטוטלת בשינוי תקופתי למטוטלת.
Simple Harmonic Motion
התנועה ההרמונית הפשוטה מוגדרת כתנועה בצורת a=– (ω2) x כאשר "a" היא התאוצה ו-"x" היא התזוזה מנקודת שיווי המשקל. המונח ω הוא קבוע. תנועה הרמונית פשוטה דורשת כוח שיקום. כוח השיקום יכול להיות קפיץ, כוח כבידה, כוח מגנטי או כוח חשמלי. תנודה הרמונית פשוטה לא תפלוט שום אנרגיה. האנרגיה המכנית הכוללת של המערכת נשמרת. במידה והשימור לא חל, המערכת תהיה מערכת הרמונית מוכתמת. ישנם יישומים חשובים רבים של תנודות הרמוניות פשוטות. שעון מטוטלת הוא אחת המערכות ההרמוניות הפשוטות הטובות ביותר שיש. ניתן להראות שתקופת התנודה אינה תלויה במסת המטוטלת. אם גורמים חיצוניים כמו התנגדות אוויר משפיעים על התנועה, היא בסופו של דבר תבלום ותיעצר. מצב בחיים האמיתיים הוא תמיד תנודה דחוסה.מערכת מסה קפיצית מושלמת היא גם דוגמה טובה לתנודה הרמונית פשוטה. הכוח שנוצר על ידי גמישות הקפיץ פועל ככוח המשקם בתרחיש זה. התנועה ההרמונית הפשוטה יכולה להיחשב גם כהקרנה של תנועה מעגלית עם מהירות זוויתית קבועה. בנקודת שיווי המשקל, האנרגיה הקינטית של המערכת הופכת למקסימום, ובנקודת המפנה, האנרגיה הפוטנציאלית הופכת למקסימום והאנרגיה הקינטית הופכת לאפס.
מה ההבדל בין Simple Harmonic Motion לתנודה?
• תנועה הרמונית פשוטה היא מקרה מיוחד של תנודות.
• תנועה הרמונית פשוטה אפשרית רק בתיאוריה, אבל תנודות אפשריות בכל מצב.
• האנרגיה הכוללת של התנועה ההרמונית הפשוטה היא קבועה ואילו האנרגיה הכוללת של תנודה, באופן כללי, לא צריכה להיות קבועה.
