הגורמים שעשויים להשפיע על תקופת התנודה

בפיזיקה, תקופה היא משך הזמן הדרוש להשלמת מחזור אחד במערכת תנודה כגון מטוטלת, מסה על קפיץ או מעגל אלקטרוני. במחזור אחד המערכת עוברת ממצב התחלה, דרך נקודות מקסימום ומינימום, ואז חוזרת להתחלה לפני שמתחילה מחזור זהה חדש. תוכלו לזהות את הגורמים המשפיעים על תקופת התנודה על ידי בחינת המשוואות הקובעות את התקופה למערכת תנודה.

המשוואה לתקופה (T) של מטוטלת מתנדנדת היא:

כאשר π (pi) הוא הקבוע המתמטי, L הוא אורך זרוע המטוטלת ו- g הוא תאוצת כוח המשיכה הפועל על המטוטלת. בחינת המשוואה מגלה שתקופת התנודה פרופורציונלית באופן ישיר לאורך הזרוע וביחס הפוך לכוח המשיכה; לפיכך, עלייה באורך של זרוע מטוטלת גורמת לעלייה שלאחר מכן בתקופת התנודה בהתחשב בתאוצה מתמדת של כבידה. ירידה באורך תביא לירידה בתקופה. ביחס לכוח המשיכה, הקשר ההפוך מראה שככל שתאוצת הכבידה חזקה יותר, כך תקופת התנודה קטנה יותר. לדוגמא, תקופת המטוטלת על כדור הארץ תהיה קטנה יותר בהשוואה למטוטלת באורך שווה על הירח.

החישוב לתקופה (T) של קפיץ המתנודד במסה (m) מתואר כ:

כאשר pi הוא הקבוע המתמטי, m הוא המסה המחוברת לקפיץ ו- k הוא קבוע הקפיץ, שקשור לקפיץ "נוּקְשׁוּת." תקופת התנודה עומדת, לפיכך, ביחס ישר למסה וביחס הפוך לקפיץ קָבוּעַ. קפיץ נוקשה יותר עם מסה קבועה מקטין את תקופת התנודה. הגדלת המסה מגדילה את תקופת התנודה. למשל, מכונית כבדה עם קפיצים במתלה קופצת לאט יותר כשהיא פוגעת במכה מאשר מכונית קלה עם קפיצים זהים.

לגלים כמו אדוות באגם או גלי קול הנעים באוויר יש פרק זמן שווה לדדי התדר; הנוסחה היא:

כאשר T הוא פרק הזמן של תנודה ו- f הוא תדר הגל, הנמדד בדרך כלל בהרץ (הרץ). כאשר תדר הגל עולה, תקופתו פוחתת.

מתנד אלקטרוני מייצר אות תנודה באמצעות מעגלים אלקטרוניים. בגלל המגוון הגדול של מתנדים אלקטרוניים, הגורמים הקובעים את התקופה תלויים בתכנון המעגל. יש מתנדים, למשל, שקובעים את התקופה עם נגד המחובר לקבל; התקופה תלויה בערך הנגד באוהם כפול הקיבול בפרדות. מתנדים אחרים משתמשים בקריסטל קוורץ כדי לקבוע את התקופה; מכיוון שהקוורץ יציב מאוד, הוא מגדיר תקופת מתנד בדיוק רב.