Πειράματα

Στη Φυσική με τον όρο ταλάντωση χαρακτηρίζεται οποιαδήποτε παλινδρομική περιοδική μεταβολή οποιουδήποτε φυσικού μεγέθους  μία κεντρική τιμή. Με άλλα λόγια ταλάντωση είναι η αρμονική μεταβολή μεγέθους, γύρω από μία τιμή και η οποία επαναλαμβάνεται. Οι ταλαντώσεις είναι πολλών ειδών, χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η μηχανική ταλάντωση και η ηλεκτρική ταλάντωση. Στην μηχανική ταλάντωση μεταβάλλεται αρμονικά η θέση ενός σώματος γύρω από την θέση ισορροπίας του ενώ στην ηλεκτρική ταλάντωση μεταβάλλεται αρμονικά η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Παράδειγμα μηχανικής ταλάντωσης είναι το εκκρεμές, το οποίο όταν αιωρείται, εκτελεί ταλάντωση. Αυτό σημαίνει πως παλινδρομεί (πηγαινοέρχεται) γύρω από την ίδια συγκεκριμένη θέση. Παράδειγμα ηλεκτρικής ταλάντωσης είναι το κύκλωμα LC.Ένα σύστημα που εκτελεί ταλάντωση ονομάζεται ταλαντωτής.
Μεγέθη των ταλαντώσεων
Στη φυσική έχουν οριστεί τα εξής μεγέθη που
 αφορούν όλες τις ταλαντώσεις. Τα δύο πρώτα μεγέθη ορίζονται σε όλα τα περιοδικά φαινόμενα:

Περίοδος
Περίοδος ονομάζεται το χρονικό διάστημα που χρειάζεται, για να ολοκληρωθεί μία επανάληψη του φαινομένου. Συμβολίζεται με Τ και μετριέται σε s (δευτερόλεπτα). Εξ'ορισμού προκύπτει ότι Τ=Δt/Ν, όπου Ν είναι ο αριθμός των επαναλήψεων που έγιναν σε χρονικό διάστημα Δt. Για παράδειγμα, έστω ότι μετράμε την περίοδο του εικονιζόμενου σώματος. Σε χρόνο δέκα δεύτερα μπορείτε να μετρήσετε δέκα επαναλήψεις, άρα η περίοδος της ταλάντωσης του εικονιζόμενου σώματος είναι 10/10=1 δευτερόλεπτα.

Συχνότητα
Συχνότητα ονομάζεται ο αριθμός των επαναλήψεων που έγιναν στη μονάδα του χρόνου, δηλαδή ο αριθμός των επαναλήψεων διά του χρονικού διαστήματος στο οποίο μετρήσαμε. Συμβολίζεται με f (frequency που σημαίνει συχνότητα στα Αγγλικά) και μετριέται σε δευτερόλεπτα εις τη μείον ένα ή s-1, ή hz. Έτσι, ισχύει f=N/Δt, όπου Ν είναι ο αριθμός των διαταραχών που πέρασαν σε χρονικό διάστημα Δt. Η συχνότητα είναι αντίστροφο μέγεθος της περιόδου και ισχύει: fT=(N/Δt)(Δt/Ν)=(NΔt/ΔtN)=1

Φάση ταλάντωσης.Κατά τη μελέτη των ταλαντώσεων αποδείχθηκε ότι αυτά μπορούν να μελετηθούν με βάση την αρμονική συνάρτηση. H Φάση είναι βασικό μέγεθος αυτής της συνάρτησης. Συμβολίζεται με φ και μετριέται όπως και οι γωνίες σε rad (ακτίνια). Η φάση στις ταλαντώσεις εξαρτάται από το χρόνο για το οποίο μελετάμε. Συνήθως μια ταλάντωση που περιγράφεται (προσεγγιστικά) από την εξίσωση a=Αημ(φ(t)) όπου φ(t) η συνάρτηση της φάσης συναρτήσει της στιγμής t, a το μέγεθος που διαταράσσεται και Α το πλάτος της ταλάντωσης. Η φάση συνήθως είναι γραμμική συνάρτηση του χρόνου, δηλαδή της μορφής φ = αt.

Πλάτος κύματος
Το μέγεθος που διαταράσσεται λαμβάνει μία μέγιστη και μία ελάχιστη τιμή. Είναι αδύνατον να διαταράσσεται περιoδικά ένα μέγεθος, δηλαδή να είναι περιοδικό φαινόμενο, χωρίς να λαμβάνει μια μέγιστη και μια ελάχιστη τιμή. Θεωρώντας ως μηδέν το μέσο της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής, έχουμε ότι η απόλυτη τιμή της ελάχιστη τιμής είναι ίση με την απόλυτη τιμή της μέγιστης. Αυτή η απόλυτη τιμή ονομάζεται πλάτος του κύματος. Συμβολίζεται με Α και μετριέται σε μονάδες μήκους, συνήθως μέτρα. Το πλάτος μιας ταλάντωσης δεν είναι πάντα σταθερό και συνήθως εξαρτάται, όπως και η φάση από το χρόνο στον οποίο μελετάμε. Το πλάτος του κύματος σε ένα σημείο έχει άμεση σχέση με την ενέργεια του ταλαντωτή.

Ενέργεια ταλάντωσης
Σε κάθε ταλάντωση υπάρχει ένα πεδίο δυνάμεων, το είδος του οποίου είναι του αντίστοιχου είδους της ταλάντωσης. Η δυναμική ενέργεια του πεδίου μετατρέπεται περιοδικά σε κινητική ενέργεια του ταλαντωτή και το αντίστροφο, όπου η περίοδος αυτής της μετατροπής είναι μικρότερη της περιόδου της ταλάντωσης, γιατί η ενέργεια δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση της μεταβολής του ταλαντωτή. Για παράδειγμα η κινητική ενέργεια δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση της ταχύτητας, ώστε ενώ αυτή εμφανίζεται σε μια περίοδο σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις, η ενέργεια πέρνει δύο φορές την ίδια τιμή.

Η ενέργεια της ταλάντωσης είναι ανάλογη του τετραγώνου του πλάτους, δηλαδή συνήθως ισχύει E=(1/2)kA^2, όπου κ μία σταθερά.

Αναλυτικότερα δείτε εδώ