بسم اللهبسم اللهبسم الله












ما تقيمك للموقع ؟
مجموع الردود: 645
Check Googlebot Last Access


Chat Box
200




الفيزياء النظرية [6]
الفيزياء الفلكية [2]
خواطر [2]
اسلاميات [2]
رياضيات [0]
كيمياء [0]
منوعات [0]



Total connecté : 1
Visiteurs : 1
Utilisateurs : 0


مدونة الموقع

Main » 2012 » Septembre » 08 » الحركة التوافقية البسيطة ( (Simple Harmonic Motion
1:45 AM
الحركة التوافقية البسيطة ( (Simple Harmonic Motion

تشترك حركة البندول و النابض في ظهور قوة إرجاع (Restoring Force) يتمثل عملها في إعادة الكتلة في 

كل منهما إلى موضع استقرارهما كلما أزيحتا عنه و هذه القوة هي (w sinθ) 

في حالة البندول و (Kx) في حالة النابض فتجعل من حركتيهما حركتين دوريتين على غرار الحركة الدائرية المنتظمة ففي حالة البندول نجد:

F= - w sinθ = -mg sinθ

و باعتبار θ زاوية صغيرة جدا فان :

Θ=sinθ= x/L حيث x هي الإزاحة L طول البندول و g هي عجلة الجاذبية الأرضية ، لاحظ الشكل و بالتالي يمكن كتابة العلاقة كالآتي:

F = -mg x/L = -mg/L X

 

و كون m, g, L ثوابت فان 

F = - Kx

حيث K= mg/L

أي أن القوه المعيدة (الإرجاع) تتناسب مع الإزاحة و بعكس اتجاهها و هذا النوع من الحركة يسمى الحركة التوافقية البسيطة و سميت بذلك لأنها أبسط أنواع الحركة الاهتزازية الترددية.

إن الزمن الدوري T للبندول البسيط و الكتلة المهتزة بتأثير نابض عندما تكون السعة (Amplitude) صغيرة جدا هو على التوالي

 

2л√m/K, 2л√L/g

تعريف الحركة التوافقية البسيطة:

بأنها حركة اهتزازية تكون فيها قوة الإرجاع متناسبة طرديا مع الإزاحة الحادثة للجسم المهتز وفي اتجاه معاكس لها.

مصطلحات لوصف الحركة التوافقية البسيطة: 

بأنها حركة اهتزازية تكون فيها قوة الإرجاع متناسبة طرديا مع الإزاحة الحادثة للجسم المهتز وفي اتجاه معاكس لها.

مصطلحات لوصف الحركة التوافقية البسيطة: 

موقع الاتزان: هو الموقع الذي يهتز حوله الجسم و تكون فيه قوة الإرجاع تساوي صفرا و يسمى بموضع الاستقرار.

الاهتزازة الكاملة: هي الحركة التي يعملها الجسم المهتز ليمر بنقطة معينة في مسار حركته مرتين متتاليتين في الاتجاه نفسه.

الإزاحة(x) : هي المسافة بين الكتلة و موضع الاتزان في أي لحظة أثناء الاهتزاز و هي كمية متجهة تتجه من موقع الاتزان إلى موقع الجسم.

السعةA) هي أكبر بعد للجسم المهتز عن موقع الاتزان و هي مقدار مطلق (كمية عددية موجبة دائما)

و المدى الكلي للحركة هو .2A

الزمن الدوري (T): الزمن اللازم لعمل ذبذبة كاملة أي أنه الزمن الفاصل بين مروريين متتاليين للجسم بنفس النقطة وفي نفس الاتجاه. 

التردد : (f)عدد الذبذبات التي تعملها الكتلة في الثانية الواحدة ووحدته هرتز (Hz).

الإزاحة في الحركة التوافقية البسيطة ( Displacement in S.H.M )

إزاحة جسم يهتز بحركة توافقية بسيطة يمكن أن تمثل بدالة جيب أو دالة جيب تمام و يعتمد ذلك على نقطة بداية الحركة للجسم المهتز ، نلاحظ من الشكل أن مقدار

الإزاحة يتغير مع الزمن إذ يزداد تدريجيا حتى يصل إلى أقصى قيمة له ثم يبدأ بعد ذلك بالتناقص حتى يرجع الجسم إلى موضع السكون.

  

- علاقة الحركة الدائرية المنتظمة بالإزاحة في الحركة التوافقية البسيطة:

لنفرض أنه في لحظة ما كان القائم في النقطة (p) بعد أن دار القرص دورة مقدارها θ كما في الشكل باتجاه معاكس لحركة عقارب الساعة،

في هذه اللحظة يكون الظل عند النقطة (p') وتكون إزاحته عن موضع السكون هي المسافة (op') 

   

أي أن الإزاحة الرأسية y هي:

y = op' ومن المثلث LPX نجد أن y = PX و بالتالي y = Asinθ فإذا كانت السرعة الزاوية للقرص

تساوي ω فان θ=ωt حيث t الزمن نجد أن

y = Asin (ωt)

ويمكننا أيضاً أن نحسب الإزاحة y بدلالة الزمن الدوري ( T) حيث أن الزمن الدوري للحركة التوافقية البسيطة

هو نفس الزمن الذي يحتاجه الجسم ليدور دورة كاملة (2лrad=3600) فإن :

ω=2л/T ووحدة ω هي rads-1

f=1/T

ω=2 лf 

وبالتعويض في المعادلة نجد أن 

y=Asin(2 лft)

 

- منحنيات الإزاحة والسرعة والعجلة في الحركة التوافقية البسيطة :

تغير الإزاحة مع الزمن يأخذ الشكل a وإذا أخذنا بدء الحركة من موضع الإتزان حيث y=0 عند الزمنt=0 يكون هذا التغير حسب العلاقة الجيبية التي هي 

y=Asin(ωt) 

حيث ω هو التردد الزاوي وِِِِA هي سعة الحركة 

إن سرعة البندول تتغير مع الزمن كما في الشكل b وحسب العلاقة

V= ωA cos (ω) 

وهذه العلاقة هي المشتقة للعلاقة الأولى ونتغير العجلة مع الزمن كما في الشكل c يأخذ بالعلاقة 

a=-ω2 Asin(ωt)

وهي المشتقة التفاضلية الأولى للعلاقة الثانية.

 

و الآن بعد هذه الرحلة التي تناولت فيها موضوع (الحركة التوافقية البسيطة), يبدو من المهم التذكير بأهم النقاط التي أثارها هذا البحث المتواضع, وهي :

 

تعرف الحركة الاهتزازية بأنها : حركة جسم على مسار معين ثابت ، وتتكرر بعد زمن ثابت .

 

الحركة التوافقية البسيطة Simple Harmonic Motion (SHM):

 

يعتبر الزنبرك المثبت أحد طرفيه ومتصل بالطرف الآخر كتلة ؛ من أبسط الأنظمة المهتزة ، وان حركة الزنبرك هي أحد الأمثلة النموذجية للحركة الاهتزازية البسيطة ..

 

مفاهيم متعلقة بالحركة التوافقية :

 

* الدورة الكاملة ( الاهتزازة الكاملة ) Complete Oscillation: 

الحركة التي يقوم بها الجسم ، بحيث يمر في النقطة نفسها مرتين متتاليتين في الاتجاه نفسه .

 

* الزمن الدوري Periodoc time : 

الزمن الذي يستغرقه الجسم في عمل اهتزازة كاملة أو دورة .

ويرمز له بالرمز T ووحدته الثانية.

 

* التردد Frequency : 

عدد الاهتزازات الكاملة التي يصنعها الجسم المهتز خلال وحدة الزمن .

ويرمز له بالرمز ( f ) ، ووحدته هيرتز ( Hz )

هناك علاقة تربط بين الزمن الدوري والتردد :

T = 1 / f

 

* الازاحة Displacement : 

المسافة المتجهة بين موضع وبين وضع اتزانه .

 

* الاتساع Amplitude : 

أقصى إزاحة يصنعها الجسم المهتز على أحد الجانبين .

 

* الطول الموجي Wave length : 

الدورة الواحدة الكاملة أو الطول الموجي الواحد هي المسافة بين أي نقطتين متتاليتين يفصلهما عن بعض زاوية مقدارها 2π = 360◦ ( المسافة بين قاعين أو قمتين متتاليتين ) . 

ولهذه الدورة زمن دوري T

 

• التردد الزاوي Angular Frequency :

 

إذا كان الجسم يتحرك حركة دورانية فإن التغير هنا زاوي وبذلك يكون التردد له علاقة بهذه الحركة وهو يعرف بالعلاقة :

 

ω = 2π / T

= 2π.f 

 

وفي حالة الزنبرك فإنه من الممكن حساب التردد الزاوي من العلاقة :

 

ω = k / m

 

حيث أن k ثابت الزنبرك ، m مقدار الكتلة المعلقة به .

 

= - Aω2 sin(ω t +ф ) 

= - ω2 x 

Views: 1819 | Added by: hadouda | Rating: 0.0/0
Total comments: 7
2 hiquantum  
0
جميل جدا أن يحضى الإنسان بأناس مثلكم
لهم فكر وتوجه هادف ، ينير الدرب لباغي الوصول
أسأل الله تعالى أن يوفقنا جميعا لما يحب ويرضى
...آمين
جزاك الله خيرا
Hadouda

4 hadouda  
0
و بارك الله فيكفم كلكم يا اهل الاسرة العلمية من سار على الدرب وصل

7 hadouda  
0
اللهم امين شكرا اخي و لنا العزة لتبادل الافكار معكم دائمااسال الله التوفيق الدائم للجميع

1 KhaledPhys  
0
جزاك الله خيرا

3 hiquantum  
0

6 hadouda  
0

5 hadouda  
0
وانت كذلك اخي الله يجزيك الجزاء الاوفى

Only registered users can add comments.
[ Registration | Login ]
عزيزي الزائر

مرحبا بك في موقعنا ، يسرنا أن تسجل فيه لمتابعة جديد الدروس والكتب والمواضيع و إبداء رأيك وتعليقاتك حولها

@ HDstudy.do.am |  BENKAIHOUL Hicham
<