Trzęsienie ziemi to jeden z najbardziej niszczycielskich żywiołów. Zrównuje z ziemią miasta zmienia biegi rzek, aktywuje wulkany wypiętrza góry, pogrąża w morzu duże fragmenty lądu. Siłę trzęsienia ziemi wyraża się za pomocą magnitudy. Każda kolejna, całkowita wartość magnitudy oznacza dziesięciokrotnie większą amplitudę wstrząsów oraz ponad 30-krotny wzrost niszczącej energii. Ale czy wiesz, że trzęsienie ziemi to po prostu seria nałożonych na siebie fal podobna do tych, które płyną z głośnika smartfona jako dźwięk? Więcej o falach dowiesz się z tej lekcji. Roześmiane dziecko bujające się na huśtawce ruch wahadła starego zegara drżenie struny gitary czy membrany głośnika a także ruch jaki odczuwamy podczas trzęsienia ziemi. Co te sytuacje mają ze sobą wspólnego? Upraszczając, w każdej z nich ciało porusza się w sposób powtarzalny raz w jedną, raz w drugą stronę nie zmieniając toru ruchu. Aby lepiej zrozumieć istotę tego rodzaju ruchu zróbmy doświadczenie. Na statywie zawieszamy ciężarek przymocowany do sprężyny. Po zawieszeniu sprężyna powinna lekko rozciągać się pod ciężarem. Pociągamy ciężarek w dół niezbyt mocno rozciągając sprężynę bardziej a następnie puszczamy. Obserwujemy, jak ciężarek na przemian to unosi się w górę to opada aż w końcu zatrzymuje się w tej samej pozycji w której znajdował się na początku. Teraz na statywie powieśmy ten sam ciężarek ale na nierozciągliwej nici. Odchylmy go od pionu i puśćmy. Jak się zachowa? Będzie wykonywał ruchy podobne do wahadła zegara. Tu ciężarek, wychyla się raz w lewą raz w prawą w stronę, a ruch trwa do całkowitego zatrzymania w pozycji początkowej czyli w najniższym punkcie toru jego ruchu. Czy dostrzegasz podobieństwa? W obu przypadkach mamy do czynienia z powtarzalnym ruchem w równych odstępach czasu a ciężarek za każdym razem porusza się po takim samym zdefiniowanym torze. Taki ruch nazywamy drgającym. Ruch ciężarka na sprężynie odbywa się po torze liniowym. Podobny ruch obserwujemy w przypadku drżenia membrany głośnika. Choć tu łatwiej nam mówić o ruchu w górę i w dół każdego punktu na membranie. Ciężarek zawieszony na nitce porusza się po łuku tak jak dziecięca huśtawka. Ciężarek drgający na sprężynie fizycy nazywają wahadłem sprężynowym. W przypadku ciężarka bujającego się na nitce przyjęto że jego idealny model ma nitkę nierozciągliwą i nieważką a sam ciężarek ma masę skupioną w jednym punkcie. Takie wahadło nazywamy matematycznym. W obu przypadkach ciężarek się waha jakby sam nie wiedział, po której stronie punktu równowagi o którym zaraz Ci opowiem jest jego miejsce. W idealnych warunkach raz wprawiony w ruch drgający wahałby się tak w nieskończoność. Idealnych warunków jednak w prawdziwym świecie nie uświadczysz dlatego każdy ciężarek wprawiony w ruch drgający prędzej czy później zatrzyma się. Zanim wprawiliśmy go jednak w ruch znajdował się on w spoczynku. W tym samym punkcie znajduje się kiedy już przestanie się wahać. To miejsce nazywamy położeniem równowagi. W obu przypadkach podczas ruchu nasz ciężarek drga przechodząc przez położenie równowagi. Zastanówmy się jak może wyglądać wykres ruchu takiego ciężarka. Czas na kolejne doświadczenie. Potrzebny nam będzie statyw ale tym razem zawiśnie na nim plastikowa butelka wypełniona piaskiem. Oprócz niej potrzebujemy długiego kawałka papieru na przykład dwóch sklejonych kartek formatu A3. Umieszczamy papier pod ramieniem statywu. Butelkę wieszamy do góry nogami na statywie a w zakrętce robimy niewielki otwór. Wprawiamy butelkę w ruch wahadłowy. Piasek wysypuje się tworząc na papierze odcinek. Jeśli jednak zaczniemy przesuwać papier tak jak na filmie to stworzymy dla ruchu butelki linię czasu. Wysypujący się piasek tworzy krzywą która obrazuje wykres zależności położenia butelki od czasu. Za szczególny przypadek ruchu drgającego można uznać ruch falowy. Przenieśmy się na chwilę na trybuny stadionu. Rozentuzjazmowani kibice potrafią zrobić niezłą falę. Jeśli jednak przeanalizujemy ruch pojedynczej osoby, to zauważymy że porusza się ona w górę i w dół podobnie jak zawieszony na sprężynie ciężarek. Możemy więc powiedzieć, że porusza się ruchem drgającym. Każda osoba tworząca na trybunach falę porusza się takim ruchu. Z tym, że nie jest to wstawanie i siadanie jak na komendę gdzie wszystkie osoby wstają w tym samym momencie. W meksykańskiej fali każda następna osoba jest minimalnie opóźniona w swoim ruchu w stosunku do sąsiada. Dzięki temu fala porusza się w prawo bądź w lewo mimo iż żadna z osób ją tworzących nie opuszcza swojego miejsca w trybunach. W analogiczny sposób poruszają się cząsteczki wody na jej powierzchni podczas powstawania fal. Inaczej jest z cząsteczkami powietrza w fali dźwiękowej. Ale to już temat na oddzielną lekcję. Jeśli uda Ci się wymyślić jakieś inne przykłady ruchu drgającego niż te, o których mówiliśmy w filmie koniecznie napisz nam o nich w komentarzu. Ruch drgający to ruch w którym ciało cyklicznie przemieszcza się tam i z powrotem po tym samym torze. Nasze ciężarki były dzisiaj bardzo niezdecydowane. Ale ty się nie wahaj. Koniecznie polub nasz film i zasubskrybuj kanał PistacjaFizyka.