תנועה הרמונית פשוטה פיזיקה לכיתה י״א

בנושא הזה 3 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. מהי תנועה הרמונית פשוטה

   תנועה הרמונית פשוטה (תה״פ) היא תנודה שבה הכוח השקול פרופורציוני להתרחקות מנקודת שיווי המשקל ומכוון אליה: ΣF = −cx. הפתרון: x = A·cos(ωt + φ), עם ω = √(c/m) ו-T = 2π√(m/c). בשיעור: מושגים, משמעות הקבועים, מהירות ותאוצה כפונקציה של הזמן, והקשר לתנועה מעגלית.

2. אנרגיה בתנודה וקפיץ אנכי

   האנרגיה בתה״פ: E = ½cA² = ½mv² + ½cx², ומכאן v = ±ω√(A² − x²). קפיץ אנכי: הכובד רק מזיז את נקודת שיווי המשקל (Δℓ₀ = mg/k), והתנודה סביבה הרמונית עם c = k ואותו זמן מחזור. בשיעור גם: השוואה בין גרף כוח-מקום הרמוני ללא הרמוני.

3. מטוטלת פשוטה וחזרה

   מטוטלת פשוטה בזוויות קטנות: הכוח המחזיר −mg·sinθ ≈ −(mg/ℓ)x, ולכן תה״פ עם c = mg/ℓ וזמן מחזור T = 2π√(ℓ/g) - לא תלוי במסה ולא במשרעת. בשיעור: הפיתוח, הקירוב sinθ ≈ θ, ומדידת g במעבדה מגרף T² כפונקציה של ℓ. בסוף - חזרה על יחידת התה״פ.

→ עבודה ואנרגיהכבידה ←