Düşey Yay-Kütle Sisteminde Salınım Deneyi
Düşey Yay-Kütle Sisteminde Salınım Deneyi
Bir kütlenin yaya bağlanıp düşey yönde salınması, basit harmonik hareketin temel bir örneğidir. Deneyde salınım genliği, periyodu ve sönüm etkisi gibi parametreler incelenerek Hooke Yasası’nın geçerliliği test edilir. Bu sayede yay sabiti, kütle ve yerçekimi etkileri arasındaki ilişkiyi daha yakından gözlemlemek mümkün olur.
Teorik Bilgi
Bir ucu sabitlenmiş bir yayın diğer ucuna m kütleli bir cisim asıldığında, yay ağırlık kuvveti (W⃗ ) nedeniyle uzar ve bu uzama yayda geri çağırıcı bir kuvvet oluşturur. Hooke yasasına göre yay kuvveti, bir bağıntıyla tanımlanır. Denge durumunda, yay kuvveti ile ağırlık kuvveti büyüklükçe eşittir ve yay denge uzama miktarına ulaşır.
Yay kuvveti korunumlu bir kuvvet olduğundan, yayı uzatmak veya sıkıştırmak için yapılan iş, yay potansiyel enerjisi olarak depolanır. Eğer yay uzatılırsa, yay potansiyel enerjisindeki değişim olur.
Yay kütlesi ve hava direnci ihmal edildiğinde, yay-kütle sistemi serbest bırakıldığında denge konumu etrafında basit harmonik hareket (BHH) yapar. Hareketin peri bağıntısıyla bulunur. Salınımın genliği, denge konumundan maksimum uzaklıktır.
BHH sırasında, sistemin toplam mekanik enerjisi korunur. Denge konumunda kinetik enerji maksimum, potansiyel enerji ise minimumdur. En alt ve en üst noktalarda ise hız sıfırdır ve toplam enerji, yay potansiyel enerjisi ile yerçekimi potansiyel enerjisinin toplamına eşittir.