FALA SINUSOIDALNA
Najprostszym ruchem wibracyjnym jest ruch sinusoidalny, a najbardziej zrozumiałym modelem oscylatora sinusoidalnego, poza omówionym w poprzednim rozdziale ruchem płyty, jest proste wahadło. Składa się ono z podpórki, do której przymocowana jest nieelastyczna linka, a na niej zawieszona masa. Kiedy poruszymy lekko ciężarek w jedną stronę, nadając w ten sposób energię wahadłu, zauważymy, że zawieszony ciężarek będzie opadać z powrotem wskutek działania siły grawitacji z rosnącą prędkością aż do osiągnięcia maksimum, które znajduje się w punkcie spoczynku. Z kolei przesłanie osiągniętej energii spowoduje wznoszenie się ciężarka po drugiej stronie z prędkością malejącą aż do zatrzymania się na moment, po czym ciężarek opadnie i wzniesie się ponownie i w ten sposób cykl zostanie zakończony. Cykle będą się powtarzały przy coraz mniejszym zakresie wahań aż do wyczerpania się, wskutek tarcia, energii nadanej przez ruch ręki. Badając dokładniej ruchy wahadła, uświadamiamy sobie, że wychylenia wahadła są izochroniczne, tj. niezależnie od wielkości oscylacji całkowita runda (zwana okresem) jest zawsze taka sama.
Cechy wahadła odnajdujemy również w falach sinusoidalnych. Wszystkie te cechy zobrazowane są na wykresach.
Rysunek 5 pokazuje wahadło w stanie spoczynku, a jednocześnie w punktach największego wychylenia na lewo i na prawo. Są to nałożone na siebie obrazów z różnych czasów.
Rysunek 5
Rysunek 6 pokazuje wychylenia wahadła w różnych momentach - sześć kolejnych okresów. Należy zauważyć, że amplituda wychylenia jest coraz mniejsza.
 |
 |
| Rysunek 6 | Rysunek 6 dla wytłoczonym druku |
Rysunek 7 pokazuje wykres fali sinusoidalnej, przy czym amplituda zaznaczona jest na osi rzędnych (pionowej), a czas na osi odciętych (poziomej).
Rysunek 7
Wreszcie rysunek 8 przedstawia falę sinusoidalną w przestrzeni jako następujące po sobie momenty zgęszczenia i rozrzedzenia.
 |
 |
| Rysunek 8 | Rysunek 8 dla wytłoczonym druku |
Warto podkreślić, jak praktyczny jest wykres na osi kartezjańskiej (amplituda w czasie), który pozwala na szybkie określenie amplitudy względem czasu. Nie należy jednak mylić tego wykresu z wykresem trajektorii wielu punktów albo rzeczywistej drogi jednego punktu. Trzeba go potraktować jako praktyczne zobrazowanie wychylenia. Sposobem otrzymania wykresu podobnego do przedstawionego na rysunku 7 jest przymocowanie do dolnej części wahadła zaostrzonego rysika, który będzie mógł narysować wykres na arkuszu papieru poruszającym się ze stałą prędkością.