Egyszerű inga vs összetett inga
Az ingák olyan típusú objektumok, amelyek periodikus oszcilláló mozgásokat jelenítenek meg. Az egyszerű inga az inga alapformája, amelyet jobban ismerünk, míg az összetett inga az egyszerű inga kiterjesztett formája. Mindkét eszköz nagyon fontos az olyan területek megértésében, mint a klasszikus mechanika, a hullámok és rezgések, valamint a fizika más kapcsolódó területei. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi az egyszerű inga és az összetett inga, működésüket, az egyszerű inga és az összetett inga mozgását leíró matematikai képleteket, e kettő alkalmazását, az egyszerű inga és az összetett inga közötti hasonlóságokat, valamint végül az egyszerű inga és az összetett inga közötti különbség.
Egyszerű inga
Az egyszerű inga egy forgócsapból, egy húrból és egy tömegből áll. A számítások megkönnyítése érdekében feltételezzük, hogy a húr nem rugalmas, tömege nulla, és a levegő viszkozitása a tömegen elhanyagolható. A húrt elforgatják, és a masszát a zsinórra felakasztják, hogy szabadon tudjon oszcillálni. Az egyetlen erő, amely a tömegre hat, a gravitációs erő és a húr feszültsége. Egy egyszerű inga mozgása nagyon kis szögek esetén egyszerű harmonikus rezgések formájában történik. Az egyszerű harmonikus mozgás a=– (ω^2) x formájú mozgást jelenti, ahol „a” a gyorsulás, „x” pedig az egyensúlyi pontból való elmozdulás. Az ω kifejezés állandó. Egy egyszerű harmonikus mozgáshoz helyreállító erő szükséges. Ebben az esetben a visszaállító erő a gravitáció konzervatív erőtere. A rendszer teljes mechanikai energiája megmarad. Az oszcilláció periódusát a következőképpen adja meg: l a húr hossza, g pedig a gravitációs gyorsulás. Ha viszkozitás vagy bármilyen más csillapító erő van jelen, a rendszer csillapított oszcillációként jelenik meg.
Összetett inga
Az összetett inga, amelyet fizikai ingaként is ismernek, az egyszerű inga kiterjesztése. A fizikai inga bármely merev test, amely úgy van elforgatva, hogy szabadon oszcilláljon. Az összetett ingának van egy pontja, amelyet az oszcilláció középpontjának neveznek. Ezt a forgásponttól L távolságra kell elhelyezni, ahol L értéke L=I/mR; itt m az inga tömege, I a forgáspont feletti tehetetlenségi nyomaték, és R a tömegközéppont távolsága a forgásponttól. A fizikai inga lengési periódusát a T=L a forgás hosszaként ismerjük.
Mi a különbség az egyszerű és az összetett inga között?
• Az egyszerű inga periódusa és így frekvenciája csak a húr hosszától és a gravitációs gyorsulástól függ. Az összetett inga periódusa és gyakorisága függ a forgás hosszától, a tehetetlenségi nyomatéktól és az inga tömegétől, valamint a gravitációs gyorsulástól.
• A fizikai inga az egyszerű inga valós forgatókönyve.
