تشرح هذه المقالة ما هي الحركات الدورية في الفيزياء وما هي خصائصها. يتم أيضًا عرض أمثلة على الحركات الدورية، وبالإضافة إلى ذلك، ستتمكن من معرفة الأنواع المختلفة للحركات الدورية.
ما هي الحركة الدورية؟
في الفيزياء، الحركة الدورية هي حركة تتكرر بشكل دوري مع مرور الوقت، أي أن الحركة الدورية هي تلك الحركة التي تتكرر في كل فترة زمنية محددة.
الفترة هي الوقت اللازم لتكرار الحركة الدورية. ولذلك فإن الجسم الذي يصف الحركة الدورية سيعود إلى نفس الوضع بعد فترة زمنية معينة.
على سبيل المثال، حركة البندول هي حركة دورية. تتأرجح الكتلة المعلقة من البندول من جهة إلى أخرى، وتمر في نفس الوضع بشكل دوري، فهي حركة دورية.
في الفيزياء، غالبًا ما يتم إهمال الاحتكاك عند دراسة الحركة الدورية، لذلك يُفترض أن الجسيم الذي يقوم بالحركة الدورية يتأرجح إلى أجل غير مسمى.
أمثلة على الحركات الدورية
والآن بعد أن عرفنا تعريف الحركة الدورية، سنرى عدة أمثلة للحركات الدورية لإنهاء فهم المفهوم.
أمثلة على الحركات الدورية:
- حركة البندول.
- الحركة التذبذبية لكتلة معلقة من زنبرك.
- الحركة الدورانية التي تقوم بها شفرات المروحة.
- الحركة المتكررة لنبض القلب.
- حركة الأرجوحة ذهابًا وإيابًا.
خصائص الحركة الدورية
يتم تحديد الحركات الدورية من خلال العناصر التالية:
- التذبذب (أو الدورة) : هي الحركة التي يقوم بها الجسم من موضع ما حتى يعود إلى نفس الموضع.
- الدورة (T) : هي الزمن اللازم للجسم لإتمام التذبذب الكامل.
- التردد (و) : هو عدد الاهتزازات أو الاهتزازات التي يحدثها الجسم في وحدة الزمن.
- التردد الزاوي أو النبض (ω) : هذه هي السرعة التي يقوم بها الجسم بالتذبذبات.
- الطور (φ) : هي الزاوية التي تمثل حالة تذبذب الجسم عند لحظة معينة.
- الطور الأولي (φ 0 ) : هي الزاوية التي تمثل حالة التذبذب الأولية للجسم.
- الاستطالة (x) : هي وضعية الجسم التي يتخذها المذبذب عند لحظة معينة.
- وضعية التوازن : هي الوضعية التي يكون فيها الجسم إذا لم تؤثر عليه أي قوة.
- السعة (A) : هي أقصى امتداد للحركة التذبذبية. وبالتالي فهو الفرق بين الحد الأقصى للامتداد وموضع التوازن.
أنواع الحركات الدورية
في الفيزياء، تتم دراسة الأنواع الثلاثة التالية من الحركات الدورية بشكل أساسي:
- حركة اهتزازية توافقية بسيطة .
- حركة البندول .
- حركة دائرية موحدة .
الحركة الاهتزازية التوافقية البسيطة
الحركة الاهتزازية التوافقية البسيطة (SVM) هي حركة دورية يقوم فيها الجسم المتحرك بإنشاء مسار تذبذبي. أي أنه في الحركة التوافقية البسيطة يتأرجح الجسم من جهة إلى أخرى من موضع توازنه بشكل متكرر.
وهكذا فإن الجسم الذي يصف حركة توافقية بسيطة يبتعد ويقترب بشكل متكرر من موضعه المركزي، وهو موضع توازنه.
على سبيل المثال، جسم معلق من زنبرك متصل بالسقف يكون في حركة اهتزازية توافقية بسيطة (إهمال احتكاك الهواء) حيث يتحرك إلى أسفل بسبب الجاذبية ثم يعود إلى الأعلى بسبب القوة المرنة للزنبرك، مما ينتج عنه حركة متذبذبة. حول موضع توازنه.
حركة البندول
حركة البندول هي الحركة التي تحدثها الكتلة المعلقة من البندول. أي أن حركة البندول هي حركة تصف جسمًا معلقًا من قاعدة ثابتة يتأرجح من جانب إلى آخر.
على سبيل المثال، الحركة التي تقوم بها ساعة البندول هي حركة بندول. وبالمثل، فإن الحركة التي يقوم بها طفل يتأرجح وحركة بندول الإيقاع هي أيضًا أمثلة على حركات البندول.
الحركة الدائرية المنتظمة
في الفيزياء، الحركة الدائرية المنتظمة (UCM) هي الحركة الموصوفة لجسم يدور حول محور بسرعة زاوية ثابتة ونصف قطر. ولذلك فإن الجسم الذي يقوم بحركة دائرية منتظمة يكون له مسار دائري.
على سبيل المثال، تقوم سيارة ذات عجلة فيريس بحركة دائرية منتظمة، لأنها تدور بسرعة زاوية ثابتة ويكون نصف القطر من السيارة إلى مركز العجلة ثابتًا أيضًا أثناء الحركة الدورانية بأكملها.
الحركة الدورية والحركة التذبذبية
وأخيرا، سوف نرى ما هو الفرق بين الحركة الدورية والحركة التذبذبية، حيث أنهما نوعان متشابهان من الحركات ولكن معناهما مختلف قليلا.
الحركة التذبذبية هي حركة يوصفها جسيم يتأرجح حول موضع التوازن. أي أنه عندما يتحرك جسيم بشكل دوري من جانب إلى آخر، فإنه يقوم بحركة تذبذبية.
الفرق بين الحركة الدورية والحركة التذبذبية هو أن الحركة الدورية تعني فقط أن الجسم يكرر موضعه بشكل دوري، من ناحية أخرى، في الحركة التذبذبية يكرر الجسم موضعه بشكل دوري، بالإضافة إلى أنه يتحرك حول موضع ما من التوازن.
ولذلك، فإن الحركة التذبذبية هي دائما حركة دورية، ولكن الحركة الدورية ليست بالضرورة حركة تذبذبية. على سبيل المثال، الحركة الدائرية المنتظمة هي حركة دورية ولكنها ليست حركة تذبذبية، لأن موضع الجسيم يتكرر في كل فترة زمنية محددة، ولكن لا يحدث أي تذبذب حول موضع التوازن.