التذبذب والحركة الدورية في الفيزياء

يشير التذبذب إلى الحركة المتكررة ذهابًا وإيابًا لشيء بين موقعين أو دولتين. يمكن أن يكون التذبذب حركة دورية تتكرر في دورة منتظمة ، مثل a موجة جيبية—موجة بحركة دائمة كما هو الحال في التأرجح من جانب إلى آخر للبندول ، أو الحركة من أعلى إلى أسفل بنابض بوزن. تحدث حركة متذبذبة حول نقطة توازن أو قيمة متوسطة. تُعرف أيضًا بالحركة الدورية.

التذبذب الوحيد هو حركة كاملة ، سواء صعودا وهبوطا أو من جانب إلى آخر ، على مدى فترة من الزمن.

المذبذب هو جهاز يظهر حركة حول نقطة التوازن. في ساعة البندول ، هناك تغيير من الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية مع كل تأرجح. في الجزء العلوي من التأرجح ، تكون الطاقة الكامنة في الحد الأقصى ، ويتم تحويل تلك الطاقة إلى طاقة حركية عندما تسقط ويتم دفعها للخلف إلى الجانب الآخر. الآن مرة أخرى في الأعلى ، انخفضت الطاقة الحركية إلى الصفر ، والطاقة الكامنة عالية مرة أخرى ، مما يؤدي إلى تأرجح العودة. يتم ترجمة تردد التأرجح عبر التروس لتحديد الوقت. يفقد البندول الطاقة بمرور الوقت بسبب الاحتكاك إذا لم يتم تصحيح الساعة بواسطة الربيع. تستخدم الساعات الحديثة اهتزازات الكوارتز والمذبذبات الإلكترونية ، بدلاً من حركة البندولات.

تتأرجح الحركة المتذبذبة في النظام الميكانيكي من جانب إلى آخر. يمكن ترجمته إلى حركة دوارة (الدوران في دائرة) عن طريق ربط وفتحة. يمكن تغيير الحركة الدوارة إلى حركة متذبذبة بنفس الطريقة.

النظام المتذبذب هو كائن يتحرك ذهابًا وإيابًا ، ويعود مرارًا وتكرارًا إلى حالته الأولية بعد فترة من الزمن. عند نقطة التوازن ، لا تتصرف قوى صافية على الجسم. هذه هي النقطة في تأرجح البندول عندما يكون في وضع رأسي. تعمل قوة ثابتة أو قوة استعادة على الجسم لإنتاج الحركة المتذبذبة.

• السعة هو الإزاحة القصوى من نقطة التوازن. إذا تأرجح البندول سنتيمترًا واحدًا من نقطة التوازن قبل بدء رحلة العودة ، يكون اتساع التذبذب سنتيمترًا واحدًا.
• فترة هو الوقت الذي تستغرقه رحلة ذهابًا وإيابًا كاملة إلى الجسم ، ويعود إلى موضعه الأولي. إذا بدأ البندول على اليمين واستغرق ثانية واحدة للسفر طوال الطريق إلى اليسار وثانية أخرى للعودة إلى اليمين ، تكون مدته ثانيتان. تقاس الفترة عادة بالثواني.
• تكرر هو عدد الدورات لكل وحدة زمنية. تكرر يساوي واحد مقسومًا على الفترة. يتم قياس التردد بالهرتز ، أو دورات في الثانية.

حركة النظام التذبذبي التوافقي البسيط - عندما تكون قوة الاستعادة متناسبة بشكل مباشر مع قوة التذبذب الإزاحة ويعمل في الاتجاه المعاكس لاتجاه الإزاحة - يمكن وصفه باستخدام الجيب وجيب التمام المهام. مثال على ذلك هو الوزن المرتبط بنابض. عندما يكون الوزن في حالة استراحة ، يكون في حالة توازن. إذا تم تخفيض الوزن ، فهناك قوة استعادة صافية على الكتلة (الطاقة الكامنة). عندما يتم إطلاقه ، يكتسب الزخم (الطاقة الحركية) ويستمر في التحرك خارج نقطة التوازن ، واكتساب طاقة محتملة (قوة الاستعادة) التي ستدفعه إلى التذبذب مرة أخرى.

• فيتزباتريك ، ريتشارد. "التذبذبات والأمواج: مقدمة" الطبعة الثانية. بوكا راتون: CRC Press ، 2019.
• ميتال ، بي كي "التذبذبات والأمواج والصوتيات". نيودلهي ، الهند: I.K. دار النشر الدولية 2010.