۲۰ امتحان نهایی / فیزیک · نوسان
تعادل، بازگشت، دوره، انرژی

نوسان هماهنگ ساده؛
هر لحظه را با مکان، جهت حرکت و انرژی توصیف کن

فرمول دوره فقط بخشی از مسئله است. نقطهٔ تعادل، دو نقطهٔ بازگشت، جهت نیرو و جابه‌جایی انرژی را روی یک شکل مشخص کن و سپس کمیت خواسته‌شده را حساب کن.

مبدأ را روی نقطهٔ تعادل بگذار

جابه‌جایی را از تعادل اندازه بگیر، نه از انتهای مسیر یا طول طبیعی بدون توجه به صورت سؤال. قرارداد محور را یک‌بار بنویس و تا پایان حفظ کن.

دامنه را با مسافت طی‌شده اشتباه نگیر

دامنه بیشترین فاصله از تعادل است. فاصلهٔ دو نقطهٔ بازگشت دو برابر دامنه و مسافت در یک چرخه به مسیر کامل حرکت وابسته است.

کارت وضعیت نوسان

مکان ← جهت حرکت ← نیروی بازگرداننده ← شتاب ← سرعت ← انرژی جنبشی/پتانسیل ← مرحلهٔ چرخه

نیروی بازگرداننده را رو به تعادل بکش

در نوسان هماهنگ ساده، شتاب با جابه‌جایی جهت مخالف دارد. علامت منفی رابطه جهت را نشان می‌دهد و نباید به‌عنوان منفی بودن اندازه تفسیر شود.

تعادل و بازگشت را با سرعت مقایسه کن

در نقطهٔ تعادل اندازهٔ سرعت بیشینه و در نقاط بازگشت لحظه‌ای صفر است. شتاب رفتاری مخالف دارد و در بازگشت‌ها بیشترین اندازه را می‌گیرد.

دوره و بسامد را معکوس نگه دار

دوره زمان یک چرخه و بسامد تعداد چرخه در واحد زمان است. اگر تعداد نوسان در یک بازه داده شده، ابتدا هر دو را با تعریف استخراج کن.

اثر پارامترها را از رابطه بخوان

در سامانهٔ فنر، جرم و ثابت سختی نقش دارند؛ در مدل آونگ ساده، طول و شتاب گرانشی مطرح‌اند. دامنه را فقط در محدوده و مدل بیان‌شده وارد نتیجه کن.

انرژی را میان جنبشی و پتانسیل دنبال کن

در مدل بدون اتلاف، انرژی مکانیکی ثابت می‌ماند و سهم دو شکل انرژی با مکان تغییر می‌کند. صفر انتخابی انرژی را با صفر بودن نیروی خالص یکی ندان.

ربع چرخه را از مسیر واقعی تعیین کن

زمان رفتن از تعادل به نزدیک‌ترین بازگشت یک‌چهارم دوره است؛ اما نقطهٔ آغاز و جهت حرکت را پیش از انتخاب کسر دوره بررسی کن.

نمودارها را با معنی محور بخوان

مکان–زمان، سرعت–زمان و شتاب–زمان اختلاف فاز دارند. بیشینهٔ یک نمودار را بی‌دلیل به بیشینهٔ نمودار دیگر نسبت نده و واحد محور عمودی را کنترل کن.

پاسخ را با حدهای فیزیکی بسنج

افزایش جرم فنر یا طول آونگ چه اثری بر دوره دارد؟ جهت تغییر را پیش از عددگذاری پیش‌بینی کن. برای مفاهیم پایه به نوسان و موج و برای نمودار به نمودار فیزیک مراجعه کن.