تعريف وخصائص الحركة التوافقية البسيطة

هل سبق لك أن رأيت حركة على البندول أو الربيع؟ تم تصنيف الحركتين اللتين تلاحظهما على أنهما حركات توافقية بسيطة. إنها حركة ذهابًا وإيابًا حول نقطة التوازن. إذا انتبهت ، فإن البندول لديه نقطة توازن في الوسط ، لأنه على الرغم من انخفاض سرعته ، فإن البندول سيظل يتحرك حول نقطة التوازن.

للحركة التوافقية البسيطة سعة ثابتة (أقصى انحراف) وتردد. هذه الحركة دورية. ستحدث كل حركة بشكل متكرر ومنتظم في نفس الفترة الزمنية.

في الحركة التوافقية البسيطة ، يكون للقوة المحصلة نفس الاتجاه ، أي نحو نقطة التوازن. هذه القوة تسمى قوة الاستعادة. يتناسب مقدار قوة الاستعادة طرديًا مع موضع الكائن إلى نقطة التوازن.

تتضمن بعض خصائص هذه الحركة رسمًا بيانيًا لموضع الجسيم كدالة للوقت في شكل جيب أو جيب. يمكن أيضًا رؤية هذه الحركة من معادلة الانحراف ومعادلة السرعة ومعادلة السرعة ومعادلة الطاقة للحركة المعنية.

(اقرأ أيضًا: الكميات في مفهوم الحركة المستقيمة)

بناءً على هذه الخصائص ، فإن الحركة التوافقية البسيطة لها انحراف وسرعة وتسارع وطاقة.

الانحراف

يمكن اعتبار الانحراف التوافقي البسيط بمثابة إسقاط للجسيمات تتحرك في دوائر منتظمة على قطر الدائرة. بشكل عام ، تكون معادلة الانحراف في هذه الحركة كما يلي.

ص = انحراف الاهتزازات (م)

ω = السرعة الزاوية (راديان / ثانية)

T = فترة (فترات)

f = التردد (هرتز)

ر = وقت (أوقات) السفر

A = السعة القصوى / الانحراف (م)

سرعة

السرعة هي المشتق الأول للموضع. في الحركة التوافقية البسيطة ، يتم الحصول على السرعة من المشتق الأول لمعادلة الانحراف. يمكن وصف معادلة السرعة على النحو التالي.

التسريع

يمكن الحصول على تسارع الجسم المتحرك التوافقي البسيط من المشتق الأول لمعادلة السرعة أو المشتق الثاني لمعادلة الانحراف. يمكن الحصول على معادلة التسارع على النحو التالي.