Vienkāršais svārsts pret salikto svārstu
Svārsti ir objektu veids, kas parāda periodiskas svārstības. Vienkāršais svārsts ir svārsta pamatforma, kas mums ir vairāk pazīstama, savukārt saliktais svārsts ir vienkāršā svārsta paplašināta forma. Abas šīs ierīces ir ļoti svarīgas tādu jomu izpratnē kā klasiskā mehānika, viļņi un vibrācijas un citas saistītas fizikas jomas. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir vienkāršais svārsts un saliktais svārsts, to darbība, matemātiskās formulas, kas apraksta vienkāršā svārsta un saliktā svārsta kustību, šo divu pielietojumu, līdzības starp vienkāršu svārstu un salikto svārstu un beidzot atšķirība starp vienkāršu svārstu un salikto svārstu.
Vienkāršais svārsts
Vienkāršais svārsts sastāv no šarnīra, virknes un masas. Lai atvieglotu aprēķinus, tiek pieņemts, ka virkne nav elastīga un tai ir nulle masa, un gaisa viskozitāte uz masu ir niecīga. Stīgu pagriež, un masa tiek pakārta pie auklas, lai tā varētu brīvi svārstīties. Vienīgie spēki, kas iedarbojas uz masu, ir gravitācijas spēks un stīgas spriegums. Tiek uzskatīts, ka vienkārša svārsta kustība ļoti mazos leņķos notiek vienkāršu harmonisku svārstību veidā. Vienkāršā harmoniskā kustība ir definēta kā kustība, kas izpaužas kā a=– (ω^2) x, kur “a” ir paātrinājums un “x” ir nobīde no līdzsvara punkta. Termins ω ir konstante. Vienkāršai harmoniskai kustībai ir nepieciešams atjaunojošs spēks. Šajā gadījumā atjaunojošais spēks ir konservatīvais gravitācijas spēka lauks. Sistēmas kopējā mehāniskā enerģija tiek saglabāta. Svārstību periodu nosaka, kur l ir virknes garums un g ir gravitācijas paātrinājums. Ja ir viskozitāte vai kāds cits slāpēšanas spēks, sistēma tiek identificēta kā slāpēta svārstība.
Saliktais svārsts
Saliktais svārsts, kas pazīstams arī kā fiziskais svārsts, ir vienkāršā svārsta paplašinājums. Fiziskais svārsts ir jebkurš stingrs ķermenis, kas ir pagriezts tā, lai tas varētu brīvi svārstīties. Saliktajam svārstam ir punkts, ko sauc par svārstību centru. To novieto L attālumā no šarnīra, kur L ir L=I/mR; šeit m ir svārsta masa, I ir inerces moments virs šarnīra, un R ir attālums līdz masas centram no šarnīra. Fiziskā svārsta svārstību periodu nosaka ar T=L, ko sauc par griešanās garumu.
Kāda ir atšķirība starp vienkāršo un salikto svārstu?
• Vienkāršā svārsta periods un līdz ar to arī frekvence ir atkarīga tikai no virknes garuma un gravitācijas paātrinājuma. Saliktā svārsta periods un biežums ir atkarīgs no griešanās garuma, inerces momenta un svārsta masas, kā arī no gravitācijas paātrinājuma.
• Fiziskais svārsts ir vienkārša svārsta reālais scenārijs.
