التذبذب

تشرح هذه المقالة ما هي التذبذبات في الفيزياء. ستجد معنى الذبذبة وأمثلة للحركات التي تحدث الذبذبات وخصائصها وما هي أنواع الذبذبات المختلفة.

ما هو التذبذب؟

التذبذب هو كل تذبذب لحركة تذبذبية. بمعنى آخر، التذبذب هو اختلاف متكرر في زمن النظام حول موضع مركزي (أو موضع توازن).

لذلك، عندما يكرر الجسم الحركة بين موضعين، فإنه يهتز. وبالتالي فإن الاهتزازات هي كل حركة من الحركات التي يقوم بها الجسم المتحرك ذهابًا وإيابًا، أي الحركة من طرف إلى آخر والعودة إلى النهاية الأولية.

على سبيل المثال، حركة البندول هي حركة تذبذبية، وبالتالي فهي تهتز. بحيث أن كل حركة تقوم بها الكتلة المعلقة من البندول من طرف إلى آخر لتعود إلى هذا الطرف هي اهتزاز.

أمثلة على التذبذبات

بمجرد أن رأينا تعريف التذبذب، سنرى في هذا القسم عدة أمثلة للحركات التي تحدث تذبذبات لفهم معناها بشكل كامل.

أمثلة على الحركات ذات التذبذبات:

• تذبذبات كتلة معلقة من الربيع.
• تذبذبات البندول.
• الاهتزازات التي تحدثها أوتار الجيتار.
• اهتزازات موجية ناتجة عن رمي حجر في بركة من الماء.
• تذبذبات الموجات الكهرومغناطيسية.

خصائص الحركة التذبذبية

تتميز الحركات التي تحدث تذبذبات بالخصائص التالية:

• الاستطالة (x) : هي موضع الجسم الذي يقوم بالحركة التذبذبية عند لحظة معينة. إنه يمثل انفصال الجسم عن وضعه المتوازن.
• السعة (A) : هي أقصى امتداد للحركة التذبذبية. وبالتالي فهو الفرق بين الموضع الأقصى وموضع التوازن.
• فترة التذبذب (T) : هي الزمن الذي يستغرقه الجسم ليقوم بذبذبة كاملة، أي هو الزمن الذي يستغرقه الجسم للقيام برحلة كاملة ذهاباً وإياباً.
• تردد التذبذب (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.

في الصورة التالية يمكنك رؤية التمثيل الرسومي لاستطالة الحركة التذبذبية كدالة للوقت.

صيغة للحركة التذبذبية

باستخدام الصيغة التالية، يمكنك حساب استطالة الحركة التذبذبية اعتمادًا على اللحظة الزمنية. وبالتالي فإن المعادلة الرياضية التي تصف تذبذبات الحركة التذبذبية هي كما يلي:

ذهب:

• 

  هو استطالة الجسم الذي يقوم بالحركة التذبذبية.

• 

  هو سعة الحركة التذبذبية.

• 

  هو التردد الزاوي أو النبض.

• 

  هي اللحظة التي يتم فيها حساب الاستطالة.

• 

  هي المرحلة الأولية للحركة التذبذبية.

أنواع التذبذبات

أنواع التذبذبات هي:

• التذبذبات الحرة : يتأرجح النظام من جانب إلى آخر، وسيظل كذلك إلى أجل غير مسمى إذا لم توجد القوى المبددة. على سبيل المثال، الاهتزازات التي تحدثها كتلة معلقة من زنبرك.
• التذبذبات المخمده : تصبح اهتزازات النظام أصغر فأصغر بسبب الاحتكاك أو المقاومة الأخرى. ولذلك فإن سعة هذا النوع من الاهتزازات تتناقص تدريجياً حتى تصل إلى نقطة يتوقف عندها النظام عن التذبذب ويعود إلى وضع توازنه. على سبيل المثال، الحركة التذبذبية للبندول.
• التذبذبات القسرية : يتأرجح النظام نتيجة لتأثير قوة دورية خارجية، فإذا توقفت القوة يتوقف النظام عن التذبذب. على سبيل المثال، الحركة التذبذبية التي يقوم بها الطفل على الأرجوحة بفضل قيام شخص آخر بدفعه.