Պարզ ճոճանակ ընդդեմ բարդ ճոճանակ
Ճոճանակները առարկաների տեսակ են, որոնք ցուցադրում են պարբերական տատանողական շարժումներ: Պարզ ճոճանակը ճոճանակի հիմնական ձևն է, որը մեզ ավելի ծանոթ է, մինչդեռ բարդ ճոճանակը պարզ ճոճանակի ընդլայնված ձևն է: Այս երկու սարքերն էլ շատ կարևոր են այնպիսի ոլորտների ըմբռնման համար, ինչպիսիք են դասական մեխանիկան, ալիքներն ու թրթռումները և ֆիզիկայի այլ հարակից ոլորտները: Այս հոդվածում մենք պատրաստվում ենք քննարկել, թե ինչ են պարզ ճոճանակը և բարդ ճոճանակը, դրանց աշխատանքը, մաթեմատիկական բանաձևերը, որոնք նկարագրում են պարզ ճոճանակի և բարդ ճոճանակի շարժումը, այս երկուսի կիրառությունները, պարզ ճոճանակի և բարդ ճոճանակի նմանությունները և վերջապես պարզ ճոճանակի և բարդ ճոճանակի տարբերությունը:
Պարզ ճոճանակ
Պարզ ճոճանակը բաղկացած է առանցքից, թելից և զանգվածից: Հաշվարկների հեշտության համար ենթադրվում է, որ շարանը ոչ առաձգական է և ունի զրոյական զանգված, իսկ զանգվածի վրա օդի մածուցիկությունը աննշան է: Թելը պտտվում է, իսկ զանգվածը կախված է թելից, որպեսզի այն կարողանա ազատ տատանվել։ Զանգվածի վրա ազդող միակ ուժերն են ձգողական ուժը և պարանի լարվածությունը։ Պարզ ճոճանակի շարժումը շատ փոքր անկյունների համար համարվում է պարզ ներդաշնակ տատանումների տեսքով: Պարզ ներդաշնակ շարժումը սահմանվում է որպես a=– (ω^2) x ձևով շարժում, որտեղ «a»-ն արագացումն է, իսկ «x»-ը հավասարակշռության կետից տեղաշարժն է: ω տերմինը հաստատուն է: Պարզ ներդաշնակ շարժումը պահանջում է վերականգնող ուժ: Այս դեպքում վերականգնող ուժը ձգողականության պահպանողական ուժային դաշտն է։ Համակարգի ընդհանուր մեխանիկական էներգիան պահպանվում է: Տատանումների պարբերությունը տրվում է նրանով, որտեղ l-ը պարանի երկարությունն է, իսկ g-ը գրավիտացիոն արագացումը:Եթե առկա է մածուցիկություն կամ այլ ճնշող ուժ, համակարգը ճանաչվում է որպես խամրված տատանում:
Բաղադրյալ ճոճանակ
Բարդ ճոճանակը, որը նաև հայտնի է որպես ֆիզիկական ճոճանակ, պարզ ճոճանակի երկարացումն է: Ֆիզիկական ճոճանակը ցանկացած կոշտ մարմին է, որը պտտվում է այնպես, որ այն կարողանա ազատ տատանվել: Բաղադրյալ ճոճանակն ունի մի կետ, որը կոչվում է տատանման կենտրոն: Սա տեղադրվում է առանցքից L հեռավորության վրա, որտեղ L տրված է L=I/mR-ով; այստեղ m-ը ճոճանակի զանգվածն է, I-ը առանցքի վրա իներցիայի պահն է, իսկ R-ն առանցքից զանգվածի կենտրոնի հեռավորությունն է: Ֆիզիկական ճոճանակի տատանումների պարբերությունը տրված է T=L-ով, որը հայտնի է որպես պտույտի երկարություն:
Ո՞րն է տարբերությունը պարզ և բարդ ճոճանակների միջև:
• Պարզ ճոճանակի պարբերությունը և, հետևաբար, հաճախականությունը կախված է միայն պարանի երկարությունից և գրավիտացիոն արագացումից։ Բաղադրյալ ճոճանակի պարբերությունը և հաճախականությունը կախված են պտտման երկարությունից, իներցիայի պահից և ճոճանակի զանգվածից, ինչպես նաև գրավիտացիոն արագացումից։
• Ֆիզիկական ճոճանակը պարզ ճոճանակի իրական կյանքի սցենարն է:
