Περιεχόμενο
Στη φυσική, μια περίοδος είναι ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί ένας κύκλος σε ένα ταλαντευόμενο σύστημα όπως ένα εκκρεμές, μια μάζα σε ένα ελατήριο ή ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Σε ένα κύκλο, το σύστημα μετακινείται από μια θέση εκκίνησης, μέσα από τα μέγιστα και τα ελάχιστα σημεία, και στη συνέχεια επιστρέφει στην αρχή πριν ξεκινήσει έναν καινούργιο, όμοιο κύκλο. Μπορείτε να προσδιορίσετε τους παράγοντες που επηρεάζουν την περίοδο ταλάντωσης εξετάζοντας τις εξισώσεις που καθορίζουν την περίοδο για ένα ταλαντευόμενο σύστημα.
Το Εκκρεμές Εκκρεμές
Η εξίσωση για την περίοδο (T) ενός ταλαντευόμενου εκκρεμούς είναι T = 2π√ (L ÷ g) όπου π (pi) είναι η μαθηματική σταθερά, L είναι το μήκος του βραχίονα του εκκρεμούς και g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας στο εκκρεμές. Η εξέταση της εξίσωσης αποκαλύπτει ότι η περίοδος ταλάντωσης είναι ευθέως ανάλογη προς το μήκος του βραχίονα και αντιστρόφως ανάλογη με τη βαρύτητα. Έτσι, η αύξηση του μήκους ενός βραχίονα εκκρεμούς οδηγεί σε μια επακόλουθη αύξηση της περιόδου της ταλάντωσης, δεδομένης μιας σταθερής βαρυτικής επιτάχυνσης. Μία μείωση του μήκους θα οδηγούσε τότε σε μείωση της περιόδου. Για τη βαρύτητα, η αντίστροφη σχέση δείχνει ότι όσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική επιτάχυνση, τόσο μικρότερη είναι η περίοδος ταλάντωσης. Για παράδειγμα, η περίοδος ενός εκκρεμούς στη Γη θα ήταν μικρότερη σε σύγκριση με ένα εκκρεμές ίσης διάρκειας στο φεγγάρι.
Μάζα σε Άνοιξη
Ο υπολογισμός για την περίοδο (Τ) ενός ελατηρίου που ταλαντεύεται με μάζα (m) περιγράφεται ως T = 2π√ (m ÷ k) όπου pi είναι η μαθηματική σταθερά, m είναι η μάζα που συνδέεται με το ελατήριο και k είναι το ελατήριο σταθερή, η οποία σχετίζεται με την "ακαμψία" ενός ελατηρίου. Η περίοδος ταλάντωσης είναι επομένως άμεσα ανάλογη προς τη μάζα και αντιστρόφως ανάλογη προς τη σταθερά ελατηρίου. Ένα πιο σκληρό ελατήριο με σταθερή μάζα μειώνει την περίοδο ταλάντωσης. Η αύξηση της μάζας αυξάνει την περίοδο ταλάντωσης. Για παράδειγμα, ένα βαρύ αυτοκίνητο με ελατήρια στην ανάρτηση του αναπηδά πιο αργά όταν χτυπά ένα χτύπημα από ένα ελαφρύ αυτοκίνητο με πανομοιότυπα ελατήρια.
Κύμα
Κύματα όπως οι κυματισμοί σε μια λίμνη ή τα ηχητικά κύματα που μετακινούνται μέσω του αέρα έχουν περίοδο ίση με την αντίστροφη συχνότητα. ο τύπος είναι T = 1 ÷ f όπου T είναι η χρονική περίοδος ταλάντωσης και f είναι η συχνότητα του κύματος, που συνήθως μετράται σε hertz (Hz). Όταν η συχνότητα ενός κύματος αυξάνεται, η περίοδος του μειώνεται.
Ηλεκτρονικοί ταλαντωτές
Ένας ηλεκτρονικός ταλαντωτής παράγει ένα ταλαντευόμενο σήμα χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά κυκλώματα. Λόγω της μεγάλης ποικιλίας ηλεκτρονικών ταλαντωτών, οι παράγοντες που καθορίζουν την περίοδο εξαρτώνται από το σχεδιασμό του κυκλώματος. Μερικοί ταλαντωτές, για παράδειγμα, ρυθμίζουν την περίοδο με έναν αντιστάτη συνδεδεμένο σε έναν πυκνωτή. η περίοδος εξαρτάται από την τιμή του αντιστάτη σε ohms πολλαπλασιασμένη με την χωρητικότητα των farads. Άλλοι ταλαντωτές χρησιμοποιούν ένα κρύσταλλο χαλαζία για να καθορίσουν την περίοδο. επειδή ο χαλαζίας είναι πολύ σταθερός, θέτει την περίοδο του ταλαντωτή με μεγάλη ακρίβεια.