Wahadło i drgania złożone
Wahadło to kolejny przykład układu drgającego. Jego ruch wynika z działania wypadkowej dwóch sił: siły ciężkości i siły naprężenia linki. Okres drgań wahadła opisuje wzór:
T = 2π × √l/g
gdzie l to długość wahadła, a g to przyspieszenie ziemskie 9,81m/s2. Zauważ, że okres zależy tylko od długości wahadła i przyspieszenia grawitacyjnego, a nie od masy! Dlatego ciężkie i lekkie wahadła o takiej samej długości drgają tak samo.
W przypadku wahadła energia również się zachowuje - zamienia się między energią kinetyczną a potencjalną grawitacji Eg=mgh. Siła naprężenia linki nie wykonuje pracy, bo działa prostopadle do ruchu.
W rzeczywistości drgania są zwykle tłumione przez opory ruchu (np. opór powietrza). Im większa amplituda, tym większe tłumienie, ponieważ ciało osiąga większe prędkości. Dlatego drgania w naturalnych warunkach stopniowo zanikają.
Uwaga! Zjawisko rezonansu może być zarówno pomocne, jak i niebezpieczne. Występuje, gdy częstotliwość siły wymuszającej jest równa częstotliwości własnej układu, powodując gwałtowny wzrost amplitudy drgań!
Drgania wymuszone powstają pod wpływem cyklicznie zmieniającej się siły zewnętrznej. Każdy układ ma swoją częstotliwość własną - częstotliwość, z jaką drga po jednorazowym wychyleniu. Jeśli siła wymuszająca działa z taką samą częstotliwością, dochodzi do rezonansu, który może prowadzić nawet do zniszczenia konstrukcji.