آموزش فیزیک پیش دانشگاهی-حرکت نوسانی

physic-navasan — Thu, 14 Sep 2006 17:18:18 GMT

تمام مطالب آموزشی موجود در این وبلاگ به ترتیب یادگیری و اولویت به صورت زیر دسته بندی شده است. که با کلیک بر روی هر عنوان می توانید به راحتی وارد موضوع مورد نظر شوید:

1-حرکت هماهمنگ ساده - دوره و بسامد

۲-دامنه نوسان - موضع تعادل - بعد حرکت

۳-نیروی بازگرداننده

۴-معادله حرکت هماهنگ ساده - بسامد زاویه ای - تغییر فاز - رابطه بسامد زاویه ای و دوره

5-رسم نمودار یک نوسانگر هماهنگ ساده به طور عملی

6-معادله های سرعت و شتاب در حرکت هماهنگ ساده

7-نمودار

8-انرژی مکانیکی نوسانگر (دستگاه جرم - فنر)

9-نوسان وزنه - فنر در راستای قایم

10-آونگ ساده - محاسبه ی دوره ی آونگ کم دامنه

11-تشدید

حرکت هماهمنگ ساده - دوره و بسامد

physic-navasan — Mon, 11 Sep 2006 08:11:18 GMT

حرکت هماهمنگ ساده:

به حرکت تناوبی ذره ای که حول یک نقطه ثابت به صورت رفت و برگشت صورت می گیرد ، حرکت نوسانی و به جسمی که دارای چنین حرکتی باشد نوسانگر می گویند.

انی به جسمی که د.

دوره و بسامد:

مدت زمانی که طول می کشد تا نوسانگر یک دور کامل یا یک نوسان کامل یا رفت و برگشت را انجام دهد دوره یا زمان تناوب یا پریود می نامند که ان را با T نمایش داده و واحد آن در SI ثانیه (S)می باشد.

تعداد نوسانات کامل یا تعداد دورها در واحد زمان را بسامد یا تواتر یا فرکانس می نامند.که آن را با n نمایش داده و واحد آن در SI ، هرتز( (Hz می باشد

تذکر( : (1 رابطه بین فرکانس و دوره به صورت زیر است:

تذکر(2) : چنانچه نوسانگری در مدت t ثانیه N نوسان کامل انجام دهد برای محاسبه فرکانس به صورت زیر عمل می کنیم: tn=N یا T/t=N

دامنه نوسان - موضع تعادل - بعد حرکت

physic-navasan — Sun, 10 Sep 2006 13:38:18 GMT

دامنه نوسان:

جسمی به جرم m را در نظر بگیرید که به سر آزاد یک فنر متصل است و می تواند در راستای محور x، روی یک سطح افقی که اصطکاک آن ناچیز است، جابجا شود. در حالتی که فنر طول عادی خود را دارد برایند نیروهای وارد بر جسم صفرو در نتیجه جسم در حال تعادل است.

حال اگر مبدا محود مختصات، یعنی نقطه O، را منطبق بر مکان جسم در حالت تعادل اختیار نماییم و سپس جسم را تا نقطه ی M به سمت راست بکشیم و سپس رها کنیم، جسم حول وضع تعادلش (نقطه ی O) با حرکت هماهنگ ساده شروع به نوسان می کند.در ضمن نوسان جسم، فاصلهی آن از مبدا تغییر می کند، اما هیچ گاه فاصلهی آن از مبدا بیش از OM یا ON نمی شود.این بیشترین فاصلهی نوسانگر از مبدا را دامنه می نامیم و معمولا آن را با A نشان می دهیم.

موضع تعادل:

نقطه ای است که در آن مکان، شتاب حرکت نوسانگر صفر و سرعت آن ماکسیمم است.(یعنی نقطه ی O)

بعد حرکت:

فاصله ی هر نقطه روی نوسانگر تا زمان یا مرکز نوسانگر را بعد نوسان می نامند.که آن را با y نمایش داده و واحد آن در SI متر (m)s می باشد

تذکر(1) : به بیشترین فاصله ی نوسانگر از مرز نوسان، بعد ماکسیمم یا دامنه نوسان می گوییم.

y_max=A

تذکر(2) : طول مسیر نوسان دو برابر دامنه است. یعنی اگر طول مسیر نوسانگر برابر AA باشد دراین صورت دامنه نوسان برابر است با: A=AA/2

نیروی بازگرداننده

physic-navasan — Sat, 09 Sep 2006 13:44:18 GMT

نیروی بازگرداننده:

در شکل زیر، جهت نیروی فنر همواره به گونه ای است که می خواهد جسم را به حالت تعادل (نقطه ی O) برگرداند، این نیرو نیروی بازگرداننده نامیده می شود.

نیروی بازگرداننده ی فنر با تغییر طول فنر متناسب است و از رابطه ی زیر، که به قانون هوک معروف است، به دست می آید

در این رابطه، x تغییر طول فنر، F نیروی بازگرداننده ی فنر و k ثابت تناسب است که به ویژگی های فنر بستگی دارد و آن را ثابت نیروی فنر می نامیم. یکای k در SI نیوتن بر متر N/m است. علامت منفی در رابطه ی بالا نشان می دهد که جهت نیروی بازگرداننده ی فنر همواره خلاف جهت بردار جسم است.هر دستگاهی که نیروی بازگرداننده ی آن از قانون هوک پیروی کند حرکت همامنگ ساده خواهد داشت.

حال اثر نیروی بازگرداننده را در نوسانگر وزنه-فنر در یک دوره بررسی می کنیم.

همانطور که در شکل زیر و صفحه ی بعد در قسمت الف تا پ دیده می شود اگر جسم را پس از خارج کردن از وضع تعادل رها کنیم، تحت اثر نیروی بازگردننده به طرف وضع تعادل خود (نقطه ی O) برمی گردد و پس از رسیدن به نقطه ی O ، به سبب داشتن انرژی جنبشی، به حرکتش به سمت چپ ادامه می دهد (شکل پ ).

از این لحظه به بعد، مکان و سرعت جسم منفی و نیروی بازگرداننده در جهت محور x و مثبت است.اما چون سرعت ان منفی است حرکت جسم کندشونده است (شکل ت )؛ یعنی از سرعت آن کاسته می شود و در یک لحظه به صفر می رسد.

در این لحظه فنر بیشترین فشردگی و تغییر طول را دارد و نیروی بازگرداننده بیشینه است (شکل ث ).