કંપન (vibrations) : સ્થિતિસ્થાપક પદાર્થ કે માધ્યમના કણને તેના સમતોલન-સ્થાનમાંથી સ્થાનાંતરિત કરવાથી, તેમાં ઉદભવતાં પુન:સ્થાપક બળ(restoring force)ના પ્રભાવથી થતાં દોલન. તેના બે પ્રકાર છે : (i) પ્રાકૃતિક (natural) મુક્ત (free) કંપન અને (ii) પ્રણોદિત (forced) કંપન. સંહતિ(system)ને વિક્ષોભિત (disturb) કરી, કોઈ પણ પ્રકારના નિયંત્રણ સિવાયની નૈસર્ગિક ગતિ કરવા દેવામાં આવે ત્યારે ઉદભવતાં કંપનો પ્રાકૃતિક કે મુક્ત પ્રકારનાં ગણાય છે. આવાં કંપનોને સરળ આવર્ત દોલક (simple harmonic oscillator) પ્રકારનાં કહી શકાય, જેમાં પુન:સ્થાપક બળ સ્થાનાંતરના સમપ્રમાણમાં હોય છે. (અહીં સ્પ્રિંગમાંનું પુન:સ્થાપક બળ તેમાંના તણાવ જેટલું હોય છે.) મુક્ત કંપન માટે, સ્થાનાંતર વિરુદ્ધ સમયનો આલેખ સાઇનવક્ર (sinusoidal) પ્રકારનો મળે છે.
આકૃતિ 1
કંપિત કણના એક જ દિશામાંના મહત્તમ સ્થાનાંતરને, તેના કંપનનો વિસ્તાર કે ‘કંપવિસ્તાર’ (amplitude) કહે છે. તેની સંજ્ઞા A છે. તેનું મૂલ્ય કંપન કરતા કણના સમતુલન-સ્થાનથી એક તરફના અંતિમ સ્થાન જેટલું હોય છે. તેથી કંપિત કણ માટે, બંને તરફનાં અંતિમ સ્થાન વચ્ચેનું અંતર 2A છે. તેને એક કંપન પણ કહે છે. સ્થાનાંતર વિરુદ્ધ સમયનો આલેખ સાઇનવક્ર પ્રકારનો હોય છે. આલેખની મહત્તમ ઊંચાઈ (કે ઊંડાઈ), ± 2A જેટલી છે.
દોલન કરી શકે તેવા તંત્રનાં દોલનો પર વ્યવહારમાં, આંતરિક ઘર્ષણ-બળો ઉદભવતાં હોય છે. અવરોધ લાગુ પડતો હોય તે વખતે જો દોલનોને જાળવી રાખવાં હોય તો તંત્રની ઉપર બાહ્ય આવર્તબળ (external periodic force) લગાડવું જોઈએ. બાહ્ય આવર્તબળની અસર હેઠળ તંત્ર દોલનો ચાલુ રાખે ત્યારે તેના કંપનની આવૃત્તિ બાહ્યબળની આવૃત્તિ જેટલી હોય છે. આવાં કંપનને પ્રણોદિત કંપનો કહે છે. પ્રણોદિત કંપન કરતી વસ્તુનો કંપવિસ્તાર, તેની પ્રાકૃતિક આવૃત્તિના વર્ગ અને બાહ્ય આવર્તબળની આવૃત્તિના વર્ગના તફાવત જેટલો હોય છે. આ તફાવત જેમ નાનો તેમ કંપવિસ્તાર મોટો. જ્યારે બાહ્ય બળની આવૃત્તિ, તંત્રની પ્રાકૃતિક આવૃત્તિ જેટલી કરવામાં આવે (એટલે કે બંને આવૃત્તિના વર્ગનો તફાવત શૂન્ય હોય) ત્યારે પ્રણોદિત કંપનનો કંપવિસ્તાર મહત્તમ બને છે; અને અનુનાદ (resonance) ઉત્પન્ન થાય છે. તારનાં દોરડાં વડે લટકાવેલ સ્થિતિસ્થાપક પુલ ઉપરથી પસાર થતા લશ્કરને, સમય સમયને ગાળે, તેના કદમનો તાલ (march time) બદલવો પડતો હોય છે. જો તેમ કરવામાં ન આવે તો કોઈ સમયે, જ્યારે કદમની આવૃત્તિ, પુલની પ્રાકૃતિક આવૃત્તિ જેટલી બને ત્યારે અનુનાદની ઘટના ઉત્પન્ન થઈ, પુલમાં પ્રબળ કંપનો પેદાં થવાથી પુલ તૂટી જવાની શક્યતા ઊભી થાય છે.
આકૃતિ 2 : ત્રુટક રેખાઓ સમય સાથે કંપવિસ્તારમાં થતો ઘટાડો દર્શાવે છે.
ઇલેક્ટ્રૉનિક્સમાં વિદ્યુતકંપનો અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. પ્રેરક-ગૂંચળું (ઇન્ડક્ટન્સ-L) અને કેપૅસિટર (C) ધરાવતા વિદ્યુતપરિપથમાં સાઇનવક્રીય પ્રકારનો વિદ્યુતપ્રવાહ હોય છે. આવા પરિપથને તેની આવૃત્તિને અનુરૂપ આવૃત્તિનો એ. સી. વિદ્યુતપ્રવાહ આપવામાં આવે, ત્યારે અનુનાદ ઉદભવે છે. સમસ્વરણ(tuning)નો સિદ્ધાંત પણ આવા જ પ્રકારનો છે. રેડિયો રિસીવરમાં તેની નૈસર્ગિક આવૃત્તિ બદલી શકાય તેવી સર્કિટ હોય છે. જ્યારે તેની આવૃત્તિ રેડિયો ટ્રાન્સમીટરની આવૃત્તિને અનુરૂપ થાય ત્યારે અનુનાદ ઉદભવે છે અને તે આવૃત્તિ ધરાવતો પ્રબળ એ. સી. વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે. અનુનાદીય સર્કિટનો ઉપયોગ મિશ્ર આવૃત્તિઓમાંથી અમુક આવૃત્તિ તારવી કાઢવા માટે થતો હોય છે.
દોલન તંત્ર ઉપર અવરોધબળ લાગે ત્યારે તેની યાંત્રિક ઊર્જાનું ઉષ્મા-ઊર્જા રૂપે વિખેરણ થતું હોય છે; જેના કારણે તેની યાંત્રિક ઊર્જા(E)માં ઘટાડો થતો હોય છે. યાંત્રિક ઊર્જા, દોલનના કંપવિસ્તારના સમપ્રમાણમાં હોવાથી યાંત્રિક ઊર્જામાં ઘટાડો થતાં, કંપવિસ્તારમાં ક્રમશ: ઘટાડો થઈ છેવટે શૂન્ય થાય છે. આ ઘટના અવમંદન (damping) તરીકે ઓળખાય છે અને આવાં કંપનને અવમંદિત કંપનો (damped vibrations) કહે છે. હવામાં દોલન કરતા સાદા લોલકમાં હવાના અવરોધક બળને લઈને તેના કંપવિસ્તારમાં ક્રમશ: ઘટાડો થઈ છેવટે શૂન્ય થઈ લોલક સ્થિર બને છે.
હિંમતલાલ ચૂનીલાલ શુક્લ
એરચ મા. બલસારા