Ruch ciężarka na sprężynie

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

Autor Svjo, licencja: CC BY-SA 3.0

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.

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:

Facebooktwitterpinterestmail

Dodaj do Google Classroom

Pozostałe tematy z działu: RUCH DRGAJĄCY I FALOWY

Ruch drgający – amplitudaokres drgańczęstotliwość | 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