भौतिक विज्ञान के क्षेत्र में सरल आवर्त गति को जानना बहुत जरूरी है क्योंकि सरल आवर्त गति की सहायता से ही किसी पिंड को समझा जाता है.
सरल आवर्त्त गति (simple harmonic motion):
1. आवर्त गति (periodic motion): एक निश्चित पथ पर गति करती वस्तु जब किसी निश्चित समय -अंतराल के पश्चात बार-बार अपनी पूर्व गति को दोहराती है, तो इस प्रकार की गति को आवर्त गति कहते हैं.
2. दोलन गति (oscillatory motion): किसी पिंड की साम्य स्थिति के इधर-उधर करने को दोलन गति या
कम्पनिक गति कहते हैं.
दोलन किसे कहते हैं-
(i) दोलन- एक दोलन या एक कपंन: दोलन करने वाले कण का अपनी साम्य स्थिति के एक ओर जाना फिर साम्य स्थिति में आकर दूसरी ओर जाना और पुनः साम्य स्थिति में वापस लौटना, एक दोलन या कपंन कहलाता है.
(ii) आवर्त काल (time period): एक दोलन पूरा करने के समय को आवर्त काल कहते है.
3. आवृत्ति (frequency): कंपन करने वाली वस्तु एक सेकंड में जितना कंपन करती है, उसे उसकी आवृत्ति कहते है. इसका S.I. मात्रक हर्ट्ज़(hertz) होता
है.
यदि आवृत्ति n तथा आवर्त काल T हो, तो n = 1/T होता है.
(i) सरल आवर्त गति (simple harmonic motion): यदि कोई वस्तु एक सरक रेखा परमध्यमान स्थिति (mean position) के इधर-उधर इस प्रकार की गति करे कि वस्तु का त्वरण मध्यमान स्थिति से वस्तु के विस्थापन के अनुक्रमानुपाती हो तथा त्वरण की दिशा मध्यमान स्थिति की ओर हो, तो उसके गति सरल आवर्त कहलाती है.
सरल आवर्त गति की विशेषताएं :
(i) उस पर कोई बल कार्य नहीं करता है.
(ii)
उसका त्वरण शून्य होता है.
(iii) वेग अधिकतम होता है.
(iv) गतिज ऊर्जा अधिकतम होती है.
(v) स्थितिज ऊर्जा शून्य होती है.
4. सरल आवर्त गति करने वाला कण जब अपनी गति के अंत बिंदुओं से गुजरता है, तो
(i)उसका त्वरण अधिकतम होता है.
(ii) उस पर कार्य करने वाला प्रत्यानयन बल अधिकतम होता है.
(iii) गतिज ऊर्जा शून्य होती है.
(iv) स्थितिज ऊर्जा अधिकतम होती है.
(v) वेग शून्य होता है.
5. सरल लोलक (simple pendulum): यदि एक भारहीन व लंबाई में न बढ़नेवाली डोली के निकले सिर से पदार्थ के किसी गोल परतु भारी कण को लटकाकर डोरी को किसी दृढ़ आधार से लटका दें तो इस समायोजन को 'सरल लोलक' कहते है. यदि लोलक (bob) को साम्य स्थिति से थोड़ा विस्थापित करके छोड़ दे तो इसकी गति सरल आवर्त गति होती है. यदि डोरी को प्रभावी लंबाई l एवं गुरुत्वीय त्वरण g हो, टी सरल
6. लोलक का आवर्त कार्य
T = 2π √l/g होता है.
इससे निम्न निष्कर्ष निकलते है:
(i) T ∝ √l, अथार्त लंबाई बढ़ने पर T बढ़ जाएगा. यही कारण है कि
यदि कोई लड़की झूल झूलते -झूलते खड़ी हो जाए तो उसका गुरुत्व केंद्र ऊपर उठ जायेगा और प्रभावी लंबाई घट जाएगी जिससे झूले का आवर्त काल घट जाएगा. अथार्त झूला जल्दी-जल्दी दोलन करेगा.
(ii) आवर्तकाल लोलक के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है, अतः झूलने वाली लड़की की लड़की आकर बैठ जाए तो आवर्तकाल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा.
(iii ) T = √l/g यानी किसी लोलक घड़ी को पृथ्वी तल से ऊपर या नीचे ले जाया जाए तो घड़ी काआवर्तकाल (T) बढ़ जाता है, अथार्त घड़ी सुस्त हो जाती है, क्योंकि पृथ्वी तल से ऊपर
या नीचे पर 'g' का मान कम होता है.
(iv) यदि लोलक को उपग्रह पर ले जाएं तो वहां भारहीनता के कारण g = 0, अतः घड़ी का आवर्तकाल (T) अनंत ही जाएगा; अतः उपग्रह में लोलक घड़ी काम नहीं करेगी.
7. गर्मियों में लोलक की लंबाई (l) बढ़ जाएगी तो उसका आवर्तकाल (T) भी बढ़ जाएगा. अतः घड़ी सुस्त पड़ जाएगी. सर्दियों में लंबाई (l) कम हो जाने पर आवर्तकाल (T) भी बढ़ जाएगा और लोलक घड़ी तेज चलने लगेगी.
8. चंद्रमा पर लोलक घड़ी ले जाने पर उसका आवर्तकाल बढ़ जाएगा, क्योंकि चंद्रमा पर g का मान पृथ्वी के g के मान का 1/6 गुना है.
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सम्बन्धित शब्द आये तो आप इन शब्दों का अर्थ समझ जाए और आपको तरगों के बारे में गहनता से अध्ययन करने में आसानी रहे।
1. तरंग दैर्ध्य (wave length) : जब कोई तरंग कम्पन्न या दोलन करती है तो एक दोलन या कम्पन्न होने में जितनी दूरी कण तय करता है उस दूरी को तरंग दैर्ध्य कहते है।
या
एक दोलन में कण द्वारा तय की गयी दूरी को तरंग दैर्ध्य कहते है।
या
दो समीपतम समान कला में कम्पन्न कणों के मध्य की दूरी को तरंग दैर्ध्य कहते है।
चित्र में दर्शाए अनुसार समीपस्थ कम्पन्न या दोलन के शिखर बिन्दुओं (crest) के मध्य की दूरी को तरंग दैर्ध्य
कहते है।
2. आवृति (frequency) : एक सेकंड में कण द्वारा कम्पन्न या तरंग दैर्ध्य की संख्या को आवृति कहते है। जैसे मान लीजिये किसी तरंग में कण एक सेकंड में 60 कम्पन्न या दोलन करते है तो उस तरंग की आवृति 60 होगी।
3. आवर्तकाल (time period) : किसी तरंग द्वारा एक तरंग दैर्ध्य की दूरी तय करने में जितना समय लेती है उस समय को उस तरंग का आवर्त काल कहते है।
अर्थात तरंग द्वारा एक तरंग दैर्ध्य की दूरी को तय करने में लगा समय आवर्त काल कहलाता है।
4. आयाम (amplitude) : तरंग के किसी कण द्वारा इसकी साम्यावस्था से अधिकतम विस्थापन को आयाम कहते है।
चित्र में देख सकते है की कण द्वारा इसकी
साम्यावस्था से अधिकतम विस्थापन को आयाम (amplitude) कहा गया है।
5. कला (phase) : कला किसी भी तरंग में उपस्थित किसी कण की स्थिति और गति की दिशा की पूर्ण जानकरी देता है।
तरंग के चक्र पर समय बिंदु पर कण की स्थिति को कला द्वारा परिभाषित किया जाता है।
कला दो समान तरंग दैर्ध्य की तरंगो के मध्य सापेक्षिक विस्थापन को भी दर्शाती है की कौनसी तरंग अन्य तरंग से कितनी आगे या पीछे है।