נדנדות מצומדות

מה רואים?

שתי נדנדות זהות בצורתן ובגודלן, שמחוברות ביניהן כך שתנועת האחת מושכת את השנייה. 

מה עושים?

1. מושיבים שני ילדים (או מבוגרים, גם להם מותר), כל אחד על נדנדה אחת. במצב זה הנדנדות יציבות וחבלי שתי הנדנדות מקבילים אלה לאלה. כמעט אין קשר בין הנדנדות.
2. כעת האדם שעוזר להפעיל את המוצג דוחף נדנדה אחת לגובה רב – דחיפה אחת, לכל היותר שתיים; לא להמשיך לדחוף או להתנדנד.
3. היושב או היושבת בנדנדה השנייה ממתינים ולא מתנדנדים בעצמם. 
לאחר זמן קצר, מי שהתנדנד בהתחלה יחל להאט עד כדי עצירה כמעט מוחלטת, ואילו מי שישב על הנדנדה בצד השני יתחיל להתנדנד באורח פלא!

מה מגלים?

מכיוון שהכבלים של שתי הנדנדות באותו אורך, הן בעלות אותה תדירות טבעית – כלומר הן ינועו באותו קצב (תדירות) תמיד, גם אם לא היו מחוברות ביניהן והיינו מנדנדים אותן כל אחת בנפרד ובעוצמה זהה. 

מכיוון שהנדנדות מחוברות ביניהן בחלקן העליון, כאשר נדנדה אחת נעה לאחור היא מושכת את השנייה וכך עוברת ביניהן אנרגיה. שתי הנדנדות בעלות תדירות זהה – כלומר, הן באותו אורך – ולכן הנדנדה הראשונה מושכת את השנייה בדיוק בקצב הנכון כדי להגביר את תנודותיה. תופעה זו של השקעת אנרגיה בתדירות המתאימה לשם הגברת התנודות נקראת תהודה.

כאשר אנרגיה מועברת לאחת הנדנדות, הדבר בא על חשבון האנרגיה של הנדנדה השנייה – זו שהעבירה אותה – מפני שסך כול האנרגיה במערכת של שתי הנדנדות נשאר קבוע. במילים אחרות, אם לא נדנדנו את הנדנדות לאחר הפעם הראשונה, לא הוספנו להן עוד אנרגיה.

לאחר שנדנדה אחת העבירה את כל האנרגיה שלה לאחרת, היא עוצרת. אז מתחלף הפרש הפאזה ביניהן, וזו שהייתה המובילה היא עכשיו העוקבת. כך חוזרת האנרגיה בהדרגה לנדנדה הראשונה, וכך שוב ושוב – עד שעם הזמן התנודה תדעך בגלל החיכוך של הנדנדות באוויר וחיכוך מכני של הרכיבים בינם לבין עצמם.
מה לדעתכם יקרה אם על נדנדה אחת ישב אדם כבד ועל השנייה אדם קל, ותנדנדו את האדם הכבד?

מושגים מדעיים

תדירות: מספר התנודות המתרחשות ביחידת זמן.

תהודה: התאמה של תדר בין שתי מערכות מתנודדות ומצומדות.

פאזה: שלב בתנועה מחזורית, נקודה מסוימת במחזור.

צימוד: מצב שבו שתי מערכות פיזיקליות משפיעות זו על זו.