• توجه: در صورتی که از کاربران قدیمی ایران انجمن هستید و امکان ورود به سایت را ندارید، میتوانید با آیدی altin_admin@ در تلگرام تماس حاصل نمایید.

محاسبه‌ي شتاب نوسان از معادله‌ي نوساني..

parisa

متخصص بخش
سؤال



جسمي از يك فنر عمودي آويزان است و حول نقطه‌ي تعادلش نوسان مي‌كند. هنگامي كه جسم به بالاترين نقطه‌ي حركتش مي‌رسد، تكه‌اي از آن بدون تأثير گذاشتن بر بقيه‌ي جسم، از آن جدا مي‌شود.

اندازه‌‌‌ي شتاب كُل جسم درست پيش از لحظه‌ي جدا شدن را a[SUB]1[/SUB] و اندازه‌ي شتاب باقي‌مانده‌ي جسم درست بعد از لحظه‌ي جدا شدن را a[SUB]2[/SUB] مي‌ناميم. اين‌دو شتاب را با يكديگر مقايسه كنيد (حركت چرخشي سيم يا ميله، نمونه‌ي ديگري از «هماهنگ ساده» است. در طبيعت نوسانگرهاي هارمونيك بسياري وجود دارد. از اين دست مي‌توان به حركت‌هاي مداري دو جرم سماوي، ساعت و غيره نام برد)

جواب





جرم تكه‌ي جدا شده را با m و جرم بقيه‌ي جسم را با M نشان مي‌دهيم: هرگاه در بالاترين نقطه‌ي حركت جسم، نيروي فنر را با F نشان دهيم، كه با كاربرد قانون دوم نيوتن داريم:
com-ph-046-1.gif
com-ph-046-2.gif

جهت پايين را مثبت در نظر مي‌گيريم، در اين صورت g مثبت است. حال اگر F نيز مثبت باشد،
com-ph-046-3.gif
خواهد بود و نيز
com-ph-046-4.gif
است. اما آيا F هميشه مثبت است؟ لازم ‌است به يك نكته‌ي ظريف توجه كنيم:«در بالاترين نقطه‌ي حركت جسم، ممكن است فنر، طولي بزرگ‌تر، مساوي يا كوچك‌تر از طول آزاد خود را داشته باشد.» هرگاه طول فنر در بالاترين نقطه‌ي حركت جسم از طول آزادش كم‌تر باشد، يعني فنر فشرده است و نيروي اعمالي از فنر به جسم (F) به سمت پايين و مثبت مي‌باشد و
com-ph-046-5.gif
است. و هرگاه طول فنر در بالاترين نقطه‌ي حركت جسم از طول آزادش بيش‌تر باشد. يعني فنر كشيده شده است و نيروي اعمالي از فنر به جسم (F) به سمت بالا و منفي مي‌باشد و
com-ph-046-5.gif
است. و هرگاه فنر در بالاترين نقطه‌ي حركت جسم طول آزاد خود را داشته باشد، F=0 بوده و
com-ph-046-6.gif
است.
 
بالا