تشدید

در حركت نوسانی میرا عواملی همانند اصطكاك باعث كاهش انرژی مكانیكی نوسان‌گر شده و در نتیجه دامنه نوسان به تدریج كاهش می‌یابد. در اینجا درصدد بررسی فرآیند معكوس هستیم. بدین معنی كه انرژی توسط عاملی دائماً به نوسان‌  گر منتقل می شود و بر اثر آن دامنه نوسان زیاد می گردد.

برای آن كه یك جسم متصّل به فنر به نوسان درآید لازم است در ابتداء نیرویی باعث كشیده شدن یا فشرده شدن فنر شود. اما حالتی را در نظر بگیرید كه در آن نیروی وارده فقط برای مدّت كوتاه اوّلیه اعمال نشود. این نیرو می‌تواند توسط فردی به جسم در حال نوسان اعمال گردد. چنین حركتی را حركت نوسانی واداشته می‌نامیم زیرا نیروی اضافی متحرّك، رفتار حركت نوسانی را به مقدار قابل توجّه ای تحت تأثیر قرار می دهد.

برای مشاهده فیلم بر روی شكل زیر کلیک کنید.

 

در تصویر زیر سه جسم مختلف به فنرهایی وصل شده‌اند. در ضمن از طرف یك عامل خارجی به آنها نیرویی وارد می‌شود. آیا بسامد نوسان آنها برابر بسامد نیروی اعمالی به آنها است؟

ممكن است ما به جرم m متصّل به فنر k نیرویی با بسامد f اعمال كنیم، این جسم با بسامدی برابر بسامد نیروی خارجی (f) شروع به نوسان می‌كند، هر چند این بسامد با بسامد طبیعی نوسان f₀ برابر نباشد. در اینجا f₀ بسامد نوسان جرم m متصّل به فنرk است و از رابطه زیر به‌دست می‌آید:

در چنین نوسانی مشاهده می‌شود كهدامنه نوسان بستگی به تفاضل f و f₀ دارد و هنگامی دامنه نوسان به حداكثر خود می‌رسد كه بسامد نیروی اعمالی خارجی برابر بسامد طبیعی نوسان مجموعه باشد (یعنیf = f₀ ).

در نمودار فوق دامنه نوسان بر حسب بسامد نیروی اعمالی رسم شده است. نمودار این موضوع را نشان می‌دهد كه وقتی بسامد اعمال نیروی به بسامد طبیعی مجموعه نزدیك می شود دامنه نوسان بزرگ می‌ گردد، مشروط بر آنكه تلفات انرژی زیاد نباشد.

در تصویر زیر بسامد نوسان صفحه پایینی برابر بسامد نوسان كدام جسم متصّل به فنر است؟

اگر تلفات انرژی كم باشد افزایش دامنه در نزدیكی f = f₀  ممكن است زیاد باشد و گاهی، افزایش دامنه به شكل نگران كننده و نامحدود زیاد می‌گردد.

چنین پدیده‌ای به عنوان تشدید شناخته می‌شود. در ضمن بسامد طبیعی (f₀) مجموعه در حال نوسان به عنوان بسامد تشدید نیز نامیده می‌شود.

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی