תנודה ותנועה תקופתית בפיזיקה

תנודה מתייחסת לתנועה חוזרת ונשנית של משהו בין שתי עמדות או מצבים. תנודה יכולה להיות תנועה תקופתית שחוזרת על עצמה במחזור קבוע, כמו למשל גל סינוס- גל בתנועה מתמדת כמו בתנופה מצד לצד של מטוטלת, או תנועה כלפי מעלה ומטה של ​​קפיץ עם משקל. תנועה מתנדנדת מתרחשת סביב נקודת שיווי משקל או ערך ממוצע. זה ידוע גם בשם תנועה תקופתית.

תנודה יחידה היא תנועה שלמה, בין אם למעלה ולמטה או מצד לצד, לאורך פרק זמן.

מתנד הוא מכשיר המציג תנועה סביב נקודת שיווי משקל. בשעון מטוטלת יש שינוי מאנרגיה פוטנציאלית ל אנרגיה קינטית עם כל נדנדה. בחלקו העליון של הנדנדה האנרגיה הפוטנציאלית היא מקסימאלית, והאנרגיה הזו ממירה לאנרגיה קינטית בזמן שהיא נופלת ומונעת חזרה לצד השני. עכשיו שוב בחלק העליון, האנרגיה הקינטית ירדה לאפס, והאנרגיה הפוטנציאלית שוב גבוהה, מה שמניע את התנופה החוזרת. תדירות הנדנדה מתורגמת באמצעות הילוכים לציון זמן. מטוטלת תאבד אנרגיה לאורך זמן לחיכוך אם השעון לא מתוקן על ידי קפיץ. קטעי זמן מודרניים משתמשים בתנודות של קוורץ ומתנדים אלקטרוניים, ולא בתנועת מטוטלות.

תנועה מתנדנדת במערכת מכנית מתנדנדת זו לצד זו. אפשר לתרגם אותו לתנועה סיבובית (מסתובב במעגל) על ידי חיבור יתד וחריץ. ניתן לשנות תנועה סיבובית לתנועה מתנדנדת באותה שיטה.

מערכת מתנדנדת היא אובייקט שנע קדימה ואחורה, חוזר שוב ושוב למצב הראשוני לאחר פרק זמן. בנקודת שיווי המשקל, אין כוחות רשת פועלים על העצם. זו הנקודה בנדנדת המטוטלת כשהיא במצב אנכי. כוח קבוע או כוח משקם פועל על העצם כדי לייצר את התנועה המתנדנדת.

• אמפליטודה הוא העקירה המרבית מנקודת שיווי המשקל. אם מטוטלת מתנדנדת סנטימטר מנקודת שיווי המשקל לפני תחילת דרכו חזרה, משרעת התנודה היא סנטימטר.
• פרק זמן זה הזמן שלוקח לטיול חוזר שלם על ידי האובייקט, וחוזר למיקומו ההתחלתי. אם מטוטלת מתחילה מימין ולוקח שנייה אחת לנסוע עד שמאלה ושנייה נוספת לחזור ימינה, התקופה שלה היא שתי שניות. התקופה נמדדת בדרך כלל בשניות.
• תדירות הוא מספר המחזורים ליחידת זמן. תדירות שווה לאחת המחולקת לפי התקופה. התדר נמדד ב הרץ, או מחזורים בשנייה.

התנועה של מערכת מתנודדת הרמונית פשוטה - כאשר הכוח המשחזר פרופורציונלי ישירות לזה של ה- העקירה ופועלת בכיוון ההפוך לזה של העקירה - ניתן לתאר באמצעות סינוס וקוסינוס פונקציות. דוגמא לכך היא משקל המחובר למעיין. כשהמשקל במנוחה הוא נמצא בשיווי משקל. אם המשקל מופנה כלפי מטה, ישנו כוח המשחזר נטו על המסה (אנרגיה פוטנציאלית). כאשר הוא משתחרר הוא צובר תאוצה (אנרגיה קינטית) וממשיך לנוע מעבר לנקודת שיווי המשקל, תוך שהוא משיג אנרגיה פוטנציאלית (שחזור כוח) שתוביל אותו להתנודד שוב.

• פיצפטריק, ריצ'רד. "תנודות וגלים: מבוא", מהדורה שנייה. בוקה רטון: CRC Press, 2019.
• מיטאל, P.K. "תנודות, גלים ואקוסטיקה." ניו דלהי, הודו: I.K. בית ההוצאה לאור הבינלאומי, 2010.