natuurkunde

Harmonische trilling (1)

Met deze applet kun je de harmonische trilling onderzoeken.

Applet: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder
https://phet.colorado.edu

---

Trilling

Een trilling is een periodieke beweging rondom een even-
wichtsstand. 'Periodiek' betekent dat de beweging zich steeds herhaalt.

• De trillingstijd of periode T is de tijdsduur van één volledige trilling. Eenheid: seconde (s).
• Het aantal trillingen per seconde noem je de frequentie f. Eenheid: hertz (Hz). Er geldt:
  
• De afstand van het trillende voorwerp tot aan zijn even-
  wichtsstand heet de uitwijking u. Eenheid: meter (m).
  De uitwijking verandert dus periodiek.
• De amplitude A is de maximale uitwijking.
• Meestal is er weerstand (wrijving) en neemt de amplitude in de loop van de tijd af. Dan noem je de trilling gedempt.

Harmonische trilling

Bij een harmonische trilling is de uitwijking een sinusfunctie van de tijd.
Om de oorzaak van een beweging te vinden kijk je altijd naar de netto kracht F_netto op het bewegende voorwerp. Voor een harmonische trilling moet die voldoen aan aan het volgende verband:
De veerkracht van een uitgerekte of ingedrukte schroefveer voldoet hieraan. Een trillende massa aan een veer trilt dus harmonisch.

De applet

Met deze applet onderzoek je de harmonische trilling van een massa aan een schroefveer.

Intro begint met twee schroefveren. Van elke veer kun je de veerconstante instellen (spring constant).

• Linksonder beschik je over verschillende massa's, bekende en onbekende. Die kun je aan de veren hangen.
• Rechtsboven kun je drie hulplijnen aanzetten:
  • Natural length: een lijn die de onbelaste lengte van de veren aangeeft.
  • Equilibrium position: een lijn voor de evenwichtspositie van de belaste veer.
  • Movable line: een verplaatsbare hulplijn.
• Onder de hulplijnen stel je de sterkte van de zwaartekracht in (gravity).
• Uit de kleine grijze box daaronder kun je een liniaal en een stopwatch halen.

Vectors toont ook de krachtvectoren.

Energy brengt ook de energie-omzettingen in beeld.

Bij Lab kun je onderzoek doen aan één trillende veer.

Een paar onderzoeksvragen

• Wat is de invloed van veerconstante, massa en amplitude op de trillingstijd?
• Hoe verloopt de omzetting van potentiële energie in kinetische en omgekeerd?
• Verifieer onderstaande formule, waarin T de trillingstijd is, m de massa en C de veerconstante.