افتح القائمة الرئيسية

تذبذب (فيزياء)

An undamped spring–mass system is an oscillatory system.

التذبذب أو الذبذبة Oscillation، هو حركة تأرجحية لجسم جيئةً وذهاباً. تتذبذب جميع الأشياء ولكن بدرجات متفاوتة. ومن الممكن أن تكون الذبذبات ضعيفة جدًا أو سريعة جدًا أو بطيئة جدًا لحد يصعب كشفه. تحدث الذبذبة عند وقوع الزلازل وذلك بسبب تذبذب الجسيمات الصغيرة في باطن الأرض. كما تتولد الذبذبات عند تحرك أمواج البحر علوًّا وانخفاضًا مسببة المد والجزر. وتتذبذب السيارة نتيجة للانفجارات المتكررة في أسطوانات محركاتها. وتنتج الكثير من الأصوات نتيجة لذبذبة الأجسام.[1]

تُستغل الذبذبات في الكثير من الأعمال النافعة. فعندما ننقر نقرة خفيفة على المملحة (الملاحة)، وهي وعاء صغير يوضع فيه الملح على مائدة الطعام، فإن الذبذبات التي تولدها هذه النقرة الخفيفة هي التي تجعل الملح يتحرك. ويستعمل عمال الطرق أجهزة معينة لتوليد الذبذبات التي تدك التربة التي تقام عليها الطُّرُق. وفي الطب تستعمل الذبذبات لعلاج أوجاع العضلات.

في الوقت ذاته من الممكن أن تجلب الذبذبات كثيرًا من المتاعب للبشر والآلات. فإذا تجاوز معدل الذبذبات وشدتها حدًا معينًا، على سبيل المثال، فإنها تتسبب في كثير من الإزعاج للناس. كما تؤدي ذبذبات الضوضاء، والذبذبات الكثيرة جدًا إلى فقدان البشر القدرة على التركيز وتولد لديهم الشعور بالمرض. أما بالنسبة للآلات فإن الذبذبات القوية فيها قد تتسبب في إحداث الضجيج وتصيبها بالتآكل والكسر.

ابتكر المهندسون عدة طرق للتخلص من مشاكل الذبذبات والاهتزازات. فقد استعان المهندسون بالمواد المرنة والزنبركات لتقليل تأثير الذبذبات والاهتزازات. على سبيل المثال، تم تزويد العربات بإطارات غازية (إطارات تنفخ بالهواء المضغوط) تمكنها من امتصاص الاهتزازات الناتجة من السفر فوق طرقات غير معبدة. ويتم تركيب مراوح التهوية في المباني على زنبركات فولاذية لينة. والواقع أن المهندسين يحاولون عموماً التخلص من مشاكل الذبذبات عند تصميمهم لأية آلة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

فهرست

الوصف

توصف الذبذبات بناءً على الاتساع أو التردد. والاتساع هو المسافة التي يقطعها جسم متذبذب من نقطة سكونه. أما التردد فهو عدد الذبذبات الكاملة التي يقطعها الجسم أثناء فترة زمنية محددة، عادة ثانية واحدة. ويقاس التردد بوحدة تُسمى هرتز. ويسمع معظم الناس الذبذبات عندما يتراوح مقدار ترددها بين 20 و 20,000 هرتز.


التصنيف

ويمكن تصنيف الذبذبات إلى ذبذبات حرة وذبذبات قسرية. وفكرة هذا التصنيف قائمة على أساس هل القوة الخارجية هي التي تُبقِي استمرارية الذبذبات أم لا؟ فعلى سبيل المثال، يهتز وتر الجيتار بحرِّيَّة عند نقره، ولكن ذبذبة وتر الكمان تكون قسرية عندما يمرر القوس فوق الوتر. وتعتمد معظم آلات الموسيقى في علو أصواتها على ظاهرة تسمى الرنين. يحدث الرنين عندما تكون القوة المولّدة للذبذبة في تناغم مع تردد تذبذب الجسم الحر.

الذبذبة التوافقية البسيطة

 
Simple harmonic motion.

ندرس هنا بغرض التوضيح الذبذبة التوافقية نظرا لأهميتها :

ويبين الرسم البياني ذبذبة توافقية ذات إزاحة

  للمطال   والدورة  .

وتعطي القيمة   مقدار الإزاحة عند الزمن   ، ويعطي المطال Amplitude القيمة العظمى للإزاحة . والدورة T هي الزمن الذي يتم فيه البندول ذبذبة كاملة ويصل بعدها إلى نفس نقطة البداية.

يسمى معكوس زمن الدورة f التردد.

أي أن:

 .

كما يوجد رمز آخر للتردد   ويقاس بوحدة بالهرتز .

الذبذبة التوافقية المخمدة

 
اعتماد سلوك النظام على قيمة نسبة الإخماد ζ

توصف الحركة المذبذبة بأنها ذبذبة توافقية إذا كانت القوة المتحكمة في النظام متناسبة تناسبا طرديا مع الإزاحة . وتسمى هذه الحالة أيضا في الرياضيات بالنظام الخطي ، حيث تتغير القوة خطيا مع الإزاحة . أي إذا تضاعفت القوة تضاعفت الإزاحة وهكذا.

ويمكن وصف تلك الحركة التوافقية بالمعادلة :

 

حيث:

   = المطال
   = الطور عند الزمن = 0.

حيث يسمى:

 

الطور الكلي ، كما يسمى :

f أو   التردد .

ويسمي حاصل ضرب التردد في   ,

التردد الزاوي =   . f

للحركة. وبإدخال تعبير التردد الزاوي يمكن اختصار المعادلات :

 

فإذا فاضلنا المعادلة بالنسبة للزمن نحصل على:

 

حيث:

  = سرعة الجسم المتذبذب .

وبإجراء التفاضل مرة ثانية :

 

حيث:

  = عجلة الجسم المتذبذب.

أمثلة

ميكانيكي


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

كهربائي

  • تيار متناوب
  • Armstrong (or Tickler or Meissner) oscillator
  • Astable multivibrator
  • Blocking oscillator
  • Butler oscillator
  • Clapp oscillator
  • Colpitts oscillator
  • Delay line oscillator
  • Dow (or ultra-audion) oscillator
  • Electronic oscillator
  • Hartley oscillator
  • Oscillistor
  • Pierce oscillator
  • Relaxation oscillator
  • RLC circuit
  • Royer oscillator
  • Vačkář oscillator
  • Wien bridge oscillator
  • اقتصادي واجتماعي


    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    مناخي وجيوفيزيائي

    فيزياء فلكية

    كيميائي

    انظر أيضا

    المصادر

    وصلات خارجية