|
| فيزيک 1 پيش دانشگاهي |
حركت نوساني |
|
پاسخ تمرين هاي فصل سوم1-توضيح دهيددرحركت هماهنگ ساده وزنه-فنراگردامنه نوسان دوبرابرشود،چه تغييري دردوره،بيشينه سرعت وانرژي مكانيكي نوسانگرايجادمي شود؟ جواب: باتوجه به روابط 2-جهت سرعت وشتاب رادرحركت هماهنگ ساده،دردوحالت زيرباهم مقايسه كنيدودرباره نتيجه اين مقايسه توضيح دهيد. الف)نوسانگربه مبدا(وضع تعادل)نزديك مي شود. ب)نوسانگرازمبدادورمي شود. جواب: الف)باتوجه به اين كه درحركت نوساني جهت نيروي واردبرنوسانگركه عامل نوسان است ، هميشه به طرف مركز نوسان مي باشد،جهت بردارشتاب نيز هم جهت با آن همواره به طرف مركز نوسان خواهدبود.بردار سرعت نيز همواره درجهت جابجايي است.لذا هنگامي كه نوسانگربه نقطه تعادل نزديك مي شود ،هردوبردارسرعت وشتاب به طرف مركزنوسان خواهندبود. ب)بنا به آنچه دربند(الف)گفته شد،هنگام دورشدن نوسان از وضع تعادل، بردار شتاب به طرف مركز نوسان ولي بردارسرعت درخلاف جهت آن خواهد بود . نتيجه مي شود درحالت اول كه بردارهاي سرعت وشتاب هم جهت و هم علامت هستندحركت تندشونده است.(زيراav>0است)ودرحالت دوم كه اين دو بردار درخلاف جهت يكديگر و باعلامت مخالف هستندحركت كندشونده است. 3-آيادرحركت هماهنگ ساده اندازه وجهت نيروي بازگرداننده ثابت است؟آيا امكان دارداين نيروبابردارجابجايي جسم ازمبداءهم جهت ياشد؟توضيح دهيد. جواب: باتوجه به اينكه درحركت نوساني ساده نيروي
بازگرداننده تابع فاصله نوسانگرازنقطه تعادل است(F=-kx)پس
مقداران ثابت نبوده وبا افزايش بعد
، نيرو نيز
بيشتر مي شود.تادرفاصله هاي ±A
كه به مقداربيشينه خودمي رسد.جهت اين نيرونيزهميشه به طرف نقطه تعادل است.لذا
در هردوره نيروي باز
گرداننده دوبار تغييرجهت مي دهد
تا جهت آن همواره بطرف نقطه تعادل باقي
بماند.درضمن بردار نيروي بازگرداننده هيچ گاه
نمي تواندبا بردارجابجايي
نوسانگر از مبداء
نوسان (منظوربردارمكان است) هم جهت باشد
زيرا بطوريكه بيان شد
جهت 4-اگربيشينه سرعت نوسانگر وزنه-فنر دو برابر شود،انرژي كل آن چندبرابرمي شود؟ جواب: باتوجه به رابطه 5-درلحظه اي كه انرژي جنبشي يك نوسانگروزنه-فنر3برابر انرژي پتانسيل آن است مكان نوسانگر چند برابر دامنه نوسان آن است ؟سرعت وشتاب نوسانگر در اين لحظه به ترتيب چند برابر بيشينه سرعت و بيشينه شتاب نوسانگراست؟ جواب:
|
|
|
نتيجه مي شود
هميشه به طرف مبداء
(يا
)هميشه به طرف 
(يا
)باشددردو
بادوبرابرشدن 