3 DE HARMONISCHE TRILLING
3.1 DE ONGEDEMPTE HARMONISCHE TRILLING
Harmonische trilling = heen en weer gaande beweging rond een evenwichtspunt
Bv: massa die aan een veer hangt
Wanneer de massa niet beweegt, hangt ze stil aan de veer evenwichtspositie
Wanneer je aan de massa trekt massa op en neer beweegt harmonische trilling
Geen externe krachten steeds naar boven & beneden bewegen
Veer valt na een tijdje stil de wrijving dempt de beweging van de massa
3.2 KENMERKEN VAN DE HARMONISCHE TRILLING
Massa aan veer ongedempte harmonische trilling
2 verschillende veren hangen naast elkaar, we trekken ze niet allebei even ver naar
beneden oefent andere harmonisch trillingen uit
Eigenschappen van een trilling:
Amplitude
= maximale uitwijking van de massa ten opzichte van de evenwichtspositie
Afstand tussen evenwichtspunt & het hoogste punt
Uitwijking
= de positie van de massa op een bepaald moment tijdens de uitwijking
Uitwijking = elongatie
Frequentie
= het aantal trillingen dat de massa uitvoert op 1 seconde
3.3 DE EENPARIGE CIRKELVORMIGE BEWEGING (ECB)
= een massa die een cirkelvormige beweging uitvoert om een middelpunt aan een
constante snelheid
Massa maakt een cirkelvormige beweging rond het middelpunt
Straal = afstand van de massa tot het middelpunt
R of r
Op elk moment is de massa op een ander positie op de cirkel
Die positie te beschrijven afgelegde hoek θ
1
,Grootte van de hoek in graden of radialen
Beweging met constante snelheid welke hoek is afgelegd in een bepaalde tijd
hoeksnelheid ω
radialen per seconde
graden per seconde
Periode (T): tijd die nodig is voor een volledige omwenteling:
360°
2 π radialen
Tijdspanne uitgedrukt in seconden
F = frequentie Hz Hertz = per seconde
T = periode
3.4 RELATIE TUSSEN DE CIRKELVORMIGE BEWEGING & HARMONISCHE TRILLING
Harmonische trilling = projectie van een éénparige cirkelvormige beweging
3.4.1 PERIODE EN FREQUENTIE
Periode (T) = de tijd die de massa nodig heeft om 1 volledige omwenteling te maken
blijft gedurende de hele trilling gelijk
Frequentie (f) = het aantal op en neergaande bewegingen die de massa kan maken in 1
seconde
blijft gedurende de hele trilling gelijk
Als je de frequentie kent, kan je ook de hoeksnelheid & omgekeerd
3.4.2 AMPLITUDE
Amplitude (A) = de maximale uitwijking van de harmonische trilling
= afstand tussen de rustpositie & verste punt van de trilling
Amplitude van harmonische trilling = straal van de ECB
uitgedrukt in m (cm, mm, dm, …)
2
,3.4.3 UITWIJKING
Elongatie of uitwijking = afstand tot de startpositie
Varieert van moment tot moment
Uitwijking van harmonische trilling hangt samen met de
afgelegde hoek (θ) van de ECB
Die hoek = fasehoek waar in de trillingscyclus de massa zich
bevindt
Bepalen uitwijking: een driehoek met de hoek θ in de ECB
Punt A = het middelpunt
Punt B = de positie van de massa
Punt C: de loodlijn vanuit punt B op de horizontale as door het middelpunt A
punt c = het punt waar de loodlijn & de as elkaar snijden
Aan de hand van de hoek & straal, de uitwijking te bepalen:
Enkelvoudige harmonische trilling = sinusoïdale trilling
Met deze functie kunnen we het verloop van de uitwijking doorheen de tijd weergeven in
een grafiek = oscillogram
X-as = de tijd
Y- as = de uitwijking
Om de tekenen zijn er 2 parameters nodig:
Amplitude
Frequentie
3.4.4 FASE VAN TRILLING
2 πft = fasehoek
grootte van deze hoek beschrijft waar in de cyclus de trillende massa zich bevindt
Met deze functie begint de trilling altijd bij
het nulpunt waarde van u(t) bij 0s,
steeds 0 is
Afbeelding:
3
, 2 sinusoïdale functies
Volle lijn =
Stippellijn = begint niet bij een uitwijking van 0 mm MAAR bij – 12 mm op 0s kan de
fasehoek niet gelijk zijn aan 0
er is een faseverschil tussen beide functies
Komt overeen met de hoek φ
A = amplitude
(2 πf.t + φ) = fasehoek
Φ = beginfase
Een trilling kan pas in plaats van op het nulpunt, starten bij een maximale uitwijking
beschrijft als een trilling waarbij de uitwijking op het startpunt maximaal is
beschrijft als een trilling waarbij het uitwijking minimaal is
Sinusfunctie = sinusoïde functie
Cosinusfunctie = sinusoïdefunctie, afgeleid van een
hoek
Sinusfunctie (volle lijn) start met een uitwijking van
0mm
Cosinusfunctie (stippellijn) start met een maximale
uitwijking
Faseverschil: 90° of π/2
4