Ruch ciężarka zawieszonego na sprężynie jest jednym z najprostszych przykładów ruchu drgającego harmonicznego, gdy pominiemy opory ruchu. Na tym przykładzie łatwo nauczyć się sporządzać wykresy wychylenia od czasu. Przykładem ruchu ciężarka na sprężynie, z którego korzystamy w życiu codziennym są sprężyny w zawieszeniu samochodu, które pozwalają nam pokonać nierówności drogi.
1. Ciężarek na sprężynie
Jak wyobrazić sobie układ ciężarka na sprężynie? Jako masywny obciążnik zawieszony na rozciągliwej sprężynie o pomijalnej masie. W stanie spoczynku, przed rozciągnięciem, ciężarek będzie znajdował się w położeniu równowagi. Po wychyleniu z położenia równowagi, ciężarek zacznie poruszać się w górę i w dół.
- amplituda – to największe wychylenie ciężarka z położenia równowagi
- okres – to czas trwania jednego pełnego drgania ciężarka (tam i z powrotem)
- częstotliwość – to ilość drgań zachodzących w ciągu 1 sekundy
Czy ciężarek na sprężynie może drgać w nieskończoność? Oczywiście, z zasady zachowania energii wiemy, że to niemożliwe. Ciężarek z czasem traci energie i wykonuje coraz mniejsze drgania, aż w końcu zatrzymuje się w pozycji równowagi.
Przygotowujesz się do sprawdzianu?
Kompletne zestawy zadań na sprawdzian z odpowiedziami, rozwiązaniami i punktacją znajdziesz w moim ebooku: Ruch drgający i falowy. Testy sprawdzające.
2. Wykres ruchu drgającego
Na przykładzie ruchu ciężarka na sprężynie najłatwiej nauczyć się sporządzać wykresy wychylenia od czasu ruchu drgającego.
W tym wykresie, na osi poziomej oznaczymy czas t a na osi pionowej oznaczymy wychylenia A. Teraz pozostaje nam zaznaczyć na wykresie zmianę wychylenia w czasie. Im wyżej w danym momencie znajduje się ciężarek tym wyżej na wykresie zaznaczymy jego wychylenie. Pozycję powyżej jego punktu równowagi zaznaczymy jako dodatnią a pozycję poniżej punktu równowagi jako ujemną.
Do czego możemy użyć takiego wykresu? Z wykresu możemy łatwo odczytać wielkości charakteryzujące ruch drgający – amplitudę i jego okres.
PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:
Następny temat:
Przemiany energii w ruchu drgającym
Pozostałe tematy z działu: RUCH DRGAJĄCY I FALOWY
Ruch drgający – położenie równowagi, amplituda, okres drgań, częstotliwość | Ruch okresowy wahadła | Ruch ciężarka na sprężynie | Przemiany energii w ruchu drgającym | Wykresy ruchu drgającego | Czym jest fala? | Fale mechaniczne | Fale dźwiękowe: infradźwięki, dźwięki słyszalne, ultradźwięki | Fale elektromagnetyczne