Bir sistem denge konumundan bir şekilde itildiğinde-çekildiğinde serbest salınım hareketi yapmaya başlar ve herhangi bir dış etki olmaksızın bu salınım devam eder. Serbest salınım hareketini periyot ve frekans ile tanımlayabiliriz. Salınım sisteminin doğal periyodu serbest salınımın bir tam turunun tamamlanması anlamına gelir. Bir saniyede bir sistemin serbest salınımlarının titreşim sayısı ise sistemin frekansı olarak tanımlanır.
- Kütleli bir sistem için daha ağır bir sistem daha fazla titreşim demektir yani yüksek frekans.
- Bir sistemin salınım sıklığı düşükse serbest salınımların ömrü de düşüktür.
Serbest Salınım Örnekleri
Müzik kutusu:
Bir müzik kutusu mekanik titreşimlerle müzik (nota) üreten bir alettir. Müzik kutusunun içindeki müzik tüpünün döndürülmesi ile potansiyel enerji – kinetik enerji dönüşümü yapılır. Tüp içindeki metal noktaların titreşimleri ile ses oluşur. Farklı geometrilerdeki müzik tüpleri veya kutularından farklı türlerde sesler oluşur.
Piyano:
Bildiğiniz üzere piyano üzerinde çeşitli tuşlar vardır. Piyano üzerindeki klavyedeki her tuş farklı bir müzik notasıdır. Bu tuşlara basıldığında notasına göre ses şekillenir. Her tuş farklı frekanslarda titreşim yaparak farklı müzik notalarını oluşturur.
Bir C tuşunu düşünürsek iki siyah tuşların ortasındaki beyaz tuşu C olarak ele alırsak. C tuşuna basıldığında oluşan ses 131 Hz’lik bir frekanslık titreşimin sonucudur. C tuşunun sağındaki D tuşu da 147 Hz’lik bir frekanlı titreşimin ürünüdür.
LC Devreleri:
Bobin ve kondansatörlü devreler de bir serbest salınıcıdır. LC devreleri olarak da bilinmektedir. Kondansatör tam dolduğunda devredeki toplam enerji kondansatörün elektrik alanında depolanır. Bu anda, akım sıfır ve böylece indüktörde depolanmış hiç enerji yoktur. Kondansatör yükünü boşaltmaya başladığında, elektrik alanında depolanmış olan enerji azalır. Aynı zamanda, akım artar ve şimdi bir miktar enerji indüktörün manyetik alanında depolanır. Böylece, enerjinin, kondansatörün elektrik alanından indüktörün manyetik alanına aktarıldığını görebiliriz. Kondansatör tamamen boşaldığında, depolanacak enerji kalmaz. Bu anda, akım maksimum değerine ulaşır ve artık enerjinin tümü indüktörde depolanmış olur. Bu olay, bundan sonra ters yönde gerçekleşir. Bu enerji, akım ve yük, indüktör ve kondansatör arasında sonsuza kadar transfer olmaya devam eder. Dolayısıyla akım ve yük zamanla değişen sönümsüz salınım hareketi yapar.
Bu örnekler dışında kütle-yay-makara sistemleri de serbest salınım hareketi yapan sistemlere örnek verilebilir. Transformatörler, ark fırınları da birer örnektir.
Gökhan Atmaca – twitter.com/kuarkatmaca | Tarih: 07.05.2008
Kaynaklar:
