Συμβολισμοί μεγεθών στις ταλαντώσεις
Οι ταλαντώσεις είναι περιοδικές κινήσεις ενός σώματος γύρω από μια θέση που ονομάζεται «θέση ισορροπίας».
Όταν οι ταλαντώσεις γίνονται πάνω σε μια ευθεία λέγονται «γραμμικές» και όταν η θέση του σώματος αλλάζει περιοδικά με βάση το ημίτονο (ή το συνημίτονο) τότε λέγονται «αρμονικές».
Οι δυνάμεις στις ταλαντώσεις:
Οι γραμμικές, αρμονικές ταλαντώσεις γίνονται γύρω από μια θέση που τη λέμε «θέση ισορροπίας» γιατί αν το σώμα σταματήσει εκεί, τότε θα παραμείνει ακίνητο αφού στο σημείο αυτό ισχύει ΣF=0. Σε κάθε άλλη θέση ισχύει ΣF=-Dx δηλαδή η συνισταμένη δύναμη πάνω στο σώμα είναι ανάλογη με την απόστασή του x από τη θέση ισορροπίας του και έχει αντίθετη φορά από το x. Γι αυτό το λόγο το σώμα πάντα θέλει εξαιτίας της δύναμης να επιστρέψει πίσω στη θέση ισορροπίας του και γι αυτό επίσης η ΣF στις ταλαντώσεις λέγεται και «δύναμη επαναφοράς».
Περισσότερα για τα δυνάμεις πάνω στα σώματα που κάνουν ταλαντώσεις θα βρείτε εδώ.
Τα πρόσημα των μεγεθών:
Η απομάκρυνση x, η ταχύτητα υ και η επιτάχυνση α του σώματος μπορούν να πάρουν θετικές και αρνητικές τιμές. Περισσότερα για τα πρόσημα αυτών των μεγεθών θα βρείτε εδώ.
Η απομάκρυνση x, η ταχύτητα υ και η επιτάχυνση α του σώματος μπορούν να πάρουν θετικές και αρνητικές τιμές. Περισσότερα για τα πρόσημα αυτών των μεγεθών θα βρείτε εδώ.
Η "φάση" μιας ταλάντωσης:
Η θέση, η ταχύτητα, η επιτάχυνση, η δύναμη επαναφοράς, αλλά και οι ενέργειες του σώματος (κινητική και δυναμική) μεταβάλλονται τριγωνομετρικά. Η γωνία που επηρεάζει όλα τα παραπάνω μεγέθη λέγεται φάση φ. Περισσότερα για τη φάση της ταλάντωσης θα βρείτε εδώ.
Οι ενέργειες μια ταλάντωσης:
Για να ξεκινήσει μια ταλάντωση πρέπει να δώσουμε στο σύστημα αρχική ενέργεια που θα αποτελεί απο εκεί και πέρα την "ενέργεια ταλάντωσης". Αν το σύστημα αφεθεί ελεύθερο να συνεχίσει τις ταλαντώσεις του, τότε οι ταλαντώσεις λέγονται "ελεύθερες ταλαντώσεις". Αν όμως υπάρχει κάποιος εξωτερικός παράγοντας που στη διάρκεια των ταλαντώσεων, παρέχει ο ίδιος ενέργεια στο σύστημα, τότε οι ταλαντώσεις λέγονται "εξαναγκασμένες" και τότε το σύστημα μπορεί να φτάσει να κινείται με μεγάλο πλάτος (συντονισμός).
Τα σώματα που κάνουν ταλάντωση έχουν κινητική ενέργεια Κ και δυναμική ενέργεια U. Στις ταλαντώσεις χωρίς τριβές όταν η μια ενέργεια μικραίνει, η άλλη μεγαλώνει ώστε το άθροισμά τους Ε=Κ+U να παραμένει σταθερό.
Περισσότερα για τις ενέργειες των σωμάτων που κάνουν ταλαντώσεις, θα βρείτε εδώ.
Περισσότερα για τις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις (και τον συντονισμό) θα βρείτε εδώ.
Όταν οι ταλαντώσεις δεν χάνουν ενέργεια λέγονται αμείωτες. Όταν χάνουν ενέργεια λόγω τριβών λέγονται φθίνουσες. Οι ταλαντώσεις αυτές, αφού χάσουν όλη τους την ενέργεια, τελικά σταματούν. Περισσότερα για τις φθίνουσες ταλαντώσεις μπορείτε να βρείτε εδώ.
Σώματα που ταλαντώνονται:
Η πιο συνηθισμένη περίπτωση σώματος που κάνει ταλαντώσεις είναι ένα σώμα συνδεδεμένο σε ελατήριο ή ένα εκκρεμές. Μια επίσης χαρακτηριστική ταλάντωση, είναι αυτή της προβολής πάνω σε μια ευθεία, ενός σώματος που κάνει ομαλή κυκλική κίνηση.
Σύνθετες ταλαντώσεις σωμάτων:
Ορισμένες πληροφορίες για τη σύνθεση ταλαντώσεων μπορείτε να βρείτε εδώ.
Σχήματα και διαγράμματα συναρτήσεων των ταλαντώσεων:
Τα διαγράμματα των βασικών μεγεθών που περιγράφουν μια ταλάντωση είτε σε σχέση με το χρόνο, είτε σε σχέση με την απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας, μπορείτε να τα βρείτε εδώ.
Quiz:
Αν πιστεύετε ότι γνωρίζετε αρκετά πράγματα για τις ταλαντώσεις, μπορείτε να βρείτε εδώ ένα test με ερωτήσεις Σωστού-Λάθους.
