كتلة على نابض
الحركة التوافقية البسيطة: الصلابة والكتلة تحددان الزمن الدوري، والتخميد يستنزف السعة.
تحتاج إلى العدد فقط؟ قوانين الفيزياء
الإزاحة مقابل الزمن
القراءات
What's happening
يشدّ النابض للخلف بقوة −kx، لذا يتناسب التسارع مع الإزاحة ويتجه نحو موضع الاتزان، وهذا هو تعريف الحركة التوافقية البسيطة. الزمن الدوري 2π√(m/k) لا يعتمد على السعة. يزيل التخميد طاقة في كل دورة، فيتقلص الاهتزاز أُسّيًا دون أن يتغير زمنه الدوري كثيرًا.
- T = 2π √(m / k)
- F = −kx
في المنهج
- GCSE Physics AQA 4.5.3Hooke's law F = kx
- A-Level Physics AQA 3.6.2simple harmonic motion, damping and resonance
التحدي
توقّع أولًا: إذا ضاعفت الكتلة أربع مرات، فماذا يحدث للزمن الدوري؟ شغّلها عند m و4m وقارن الرسوم البيانية.
مضاعفة الكتلة أربع مرات تضاعف الزمن الدوري، لأن T ∝ √m.
تعلّم هذا جيدًا
دروس من GCSE Combined and Separate Science حول هذا الموضوع: خطوات محلولة، ثم أسئلة بأسلوب الامتحان بأرقام جديدة في كل مرة. الدروس باللغة الإنجليزية.
- Springs, elasticity and the force-extension practicalForces, work, elasticity, moments and pressurePlus
- Potential energy and energy conservationEnergy stores, transfers and efficiencyمجاني
عرض الدورة كاملةالدورة كاملة واختبارات الموضوعات والامتحانات التجريبية متاحة مع Plus. اطّلع على Plus
الأسئلة الشائعة
What is the period of a mass on a spring?
T = 2π√(m/k). A heavier mass or a softer spring gives slower oscillations; the amplitude does not change the period.
What is Hooke's law?
The force from a spring is proportional to its extension, F = kx, as long as it is not stretched past its limit of proportionality. k is the spring constant in N/m.
What does damping do?
Damping removes energy every cycle, so the amplitude shrinks exponentially. Light damping barely changes the period; heavy damping can stop the oscillation altogether.
How do I find the spring constant from the period?
Rearrange T = 2π√(m/k) to k = 4π²m/T². A 0.50 kg mass bouncing with a period of 0.80 s gives k = 4π² × 0.50 / 0.80² = 30.8 N/m. Pick Spring constant under Solve for to see each step, or k from a stretch to use Hooke's law instead.