Қарапайым маятник пен Құрама маятник
Маятниктер – мерзімді тербелмелі қозғалыстарды көрсететін нысандардың түрі. Қарапайым маятник - бізге көбірек таныс маятниктің негізгі формасы, ал құрама маятник - жай маятниктің ұзартылған түрі. Бұл құрылғылардың екеуі де классикалық механика, толқындар мен тербеліс және физиканың басқа да қатысты салаларын түсінуде өте маңызды. Бұл мақалада біз жай маятник пен құрама маятниктің не екенін, олардың жұмыс істеуін, жай маятник пен құрама маятниктің қозғалысын сипаттайтын математикалық формулаларды, осы екеуінің қолданылуын, жай маятник пен құрама маятниктің ұқсастықтарын және ақырында қарапайым маятник пен құрама маятниктің айырмашылығы.
Қарапайым маятник
Қарапайым маятник бұрылыстан, жіптен және массадан тұрады. Есептеулерді жеңілдету үшін жол серпімді емес және нөлдік массасы бар деп есептеледі, ал массадағы ауа тұтқырлығы шамалы. Жіп айналдырылады, ал масса еркін тербелетіндей жіпке ілінеді. Массаға әсер ететін жалғыз күштер - тартылыс күші және жіптің керілуі. Қарапайым маятниктің өте кішкентай бұрыштардағы қозғалысы қарапайым гармоникалық тербелістер түрінде болады деп аталады. Қарапайым гармоникалық қозғалыс a=– (ω^2) x түріндегі қозғалыс ретінде анықталады, мұндағы “a” – үдеу, “x” – тепе-теңдік нүктесінен орын ауыстыру. ω термині тұрақты шама. Қарапайым гармоникалық қозғалыс қалпына келтіру күшін қажет етеді. Бұл жағдайда қалпына келтіру күші гравитацияның консервативті күш өрісі болып табылады. Жүйенің толық механикалық энергиясы сақталады. Тербеліс периоды анықталады, мұндағы l – жіптің ұзындығы және g – гравитациялық үдеу. Тұтқырлық немесе кез келген басқа демпферлік күш бар болса, жүйе сөнген тербеліс ретінде анықталады.
Құрама маятник
Физикалық маятник деп те аталатын құрама маятник қарапайым маятниктің жалғасы болып табылады. Физикалық маятник - бұл еркін тербеліс жасай алатындай айналдырылған кез келген қатты дене. Құрама маятниктің тербеліс центрі деп аталатын нүктесі бар. Бұл бұрылыстан L қашықтықта орналастырылған, мұнда L берілген L=I/mR; мұнда, m – маятниктің массасы, I – айналу үстіндегі инерция моменті, ал R – бұрылыстан масса центріне дейінгі қашықтық. Физикалық маятник үшін тербеліс периоды T=L арқылы берілген, гирация ұзындығы ретінде белгілі.
Қарапайым және құрама маятниктердің айырмашылығы неде?
• Жай маятниктің периоды және, демек, жиілігі тек жолдың ұзындығына және гравитациялық үдеуіне байланысты. Құрама маятниктің периоды мен жиілігі гирация ұзындығына, инерция моментіне және маятниктің массасына, сондай-ақ гравитациялық үдеуіне байланысты.
• Физикалық маятник - қарапайым маятниктің шынайы өмірлік сценарийі.
