Amplitude לעומת תדר
משרעת ותדירות הם שניים מהמאפיינים הבסיסיים של תנועות מחזוריות. נדרשת הבנה נכונה במושגים אלו בחקר תנועות כגון תנועות הרמוניות פשוטות ותנועות הרמוניות מובלו. במאמר זה, אנו הולכים לדון בתדר ובמשרעת, בהגדרות שלהם, במדידה ובתלות של משרעת ותדר, ולבסוף בהבדל בין משרעת לתדר.
תדירות
תדר הוא מושג הנדון בתנועות תקופתיות של עצמים. כדי להבין את מושג התדר, נדרשת הבנה נכונה של תנועות תקופתיות.תנועה תקופתית יכולה להיחשב ככל תנועה שחוזרת על עצמה בפרק זמן קבוע. כוכב לכת הסובב סביב השמש הוא תנועה תקופתית. לוויין שמסתובב סביב כדור הארץ הוא תנועה מחזורית אפילו התנועה של סט כדור איזון היא תנועה מחזורית. רוב התנועות המחזוריות שאנו נתקלים בהן הן מעגליות, ליניאריות או חצי מעגליות. לתנועה מחזורית יש תדירות. התדירות פירושה כמה "תדירות" האירוע הוא. לשם הפשטות, אנו לוקחים את התדירות כהתרחשויות בשנייה. תנועות מחזוריות יכולות להיות אחידות או לא אחידות. אחיד יכול להיות בעל מהירות זוויתית אחידה. לפונקציות כמו אפנון משרעת יכולות להיות תקופות כפולות. הם פונקציות מחזוריות המובלעות בפונקציות מחזוריות אחרות. היפוך של תדירות התנועה המחזורית נותן את הזמן לתקופה. תנועות הרמוניות פשוטות ותנועות הרמוניות מעוכות הן גם תנועות תקופתיות. בכך ניתן לקבל את התדירות של תנועה מחזורית גם באמצעות הפרש הזמן בין שני התרחשויות דומות.התדירות של מטוטלת פשוטה תלויה רק באורך המטוטלת ובתאוצת הכבידה עבור תנודות קטנות.
Amplitude
משרעת היא גם תכונה חשובה מאוד של תנועה מחזורית. כדי להבין את מושג המשרעת, יש להבין את המאפיינים של תנועות הרמוניות. תנועה הרמונית פשוטה היא תנועה כזו שהיחס בין התזוזה למהירות מקבל צורה של a=-ω2x כאשר "a" היא התאוצה ו-"x" הוא ה- תְזוּזָה. התאוצה והתזוזה הם אנטי-מקבילים. זה אומר שהכוח הנקי על העצם הוא גם על כיוון התאוצה. קשר זה מתאר תנועה שבה האובייקט מתנודד סביב נקודה מרכזית. ניתן לראות שכאשר התזוזה היא אפס הכוח נטו על העצם הוא גם אפס. זוהי נקודת שיווי המשקל של התנודה. התזוזה המקסימלית של האובייקט מנקודת שיווי המשקל ידועה כמשרעת התנודה.המשרעת של תנודה הרמונית פשוטה תלויה אך ורק באנרגיה המכנית הכוללת של המערכת. עבור מערכת קפיץ - מסה פשוטה, אם האנרגיה הפנימית הכוללת היא E, משרעת שווה ל-2E/k, כאשר k הוא קבוע הקפיץ של הקפיץ. באותה משרעת, המהירות המיידית היא אפס; לפיכך, האנרגיה הקינטית היא גם אפס. האנרגיה הכוללת של המערכת היא בצורה של אנרגיה פוטנציאלית. בנקודת שיווי המשקל, האנרגיה הפוטנציאלית הופכת לאפס.
מה ההבדל בין משרעת לתדר?
• משרעת תלויה אך ורק באנרגיה הכוללת של המערכת, ואילו התדירות של תנודה תלויה במאפיינים של המתנד עצמו.
• עבור מערכת נתונה, ניתן לשנות את המשרעת אך לא ניתן לשנות את התדר.
