Oscylacja a prosty ruch harmoniczny
Drgania i prosty ruch harmoniczny to dwa ruchy okresowe omawiane w fizyce. Pojęcia oscylacji i prostego ruchu harmonicznego są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak mechanika, dynamika, ruchy orbitalne, inżynieria mechaniczna, fale i wibracje oraz w różnych innych dziedzinach. Aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach, niezbędne jest właściwe zrozumienie tych pojęć. W tym artykule omówimy, czym są drgania i proste ruchy harmoniczne, definicje drgań i prostego ruchu harmonicznego, ich zastosowania, kilka przykładów prostych ruchów harmonicznych i oscylacji, ich podobieństwa i wreszcie różnicę między drganiami a prostymi harmonicznymi. ruch.
Oscylacja
Oscylacje to rodzaj ruchu okresowego. Oscylacja jest zwykle definiowana jako powtarzająca się zmiana w czasie. Oscylacja może wystąpić w środkowym punkcie równowagi lub między dwoma stanami. Wahadło jest dobrym przykładem ruchu oscylacyjnego. Oscylacje są w większości sinusoidalne. Dobrym przykładem oscylacji jest również prąd przemienny. W prostym wahadle, bob oscyluje nad środkowym punktem równowagi. W prądzie przemiennym elektrony oscylują wewnątrz obwodu zamkniętego w punkcie równowagi. Istnieją trzy rodzaje oscylacji. Pierwszy typ to oscylacje nietłumione, w których energia wewnętrzna oscylacji pozostaje stała. Drugi rodzaj drgań to drgania tłumione. W przypadku drgań tłumionych energia wewnętrzna drgań maleje z czasem. Trzeci typ to oscylacje wymuszone. W wymuszonych oscylacjach, siła jest przykładana do wahadła w okresowej zmianie wahadła.
Prosty ruch harmoniczny
Prosty ruch harmoniczny definiuje się jako ruch przyjmujący postać a=– (ω2) x gdzie „a” to przyspieszenie, a „x” to przemieszczenie od punktu równowagi. Termin ω jest stałą. Prosty ruch harmoniczny wymaga siły przywracającej. Siłą przywracającą może być sprężyna, siła grawitacyjna, siła magnetyczna lub siła elektryczna. Prosta oscylacja harmoniczna nie wyemituje żadnej energii. Całkowita energia mechaniczna systemu jest zachowana. Jeżeli konserwacja nie ma zastosowania, układ będzie układem harmonicznym tłumionym. Istnieje wiele ważnych zastosowań prostych oscylacji harmonicznych. Zegar wahadłowy jest jednym z najlepszych dostępnych prostych układów harmonicznych. Można wykazać, że okres drgań nie zależy od masy wahadła. Jeśli czynniki zewnętrzne, takie jak opór powietrza, wpłyną na ruch, w końcu ulegnie on stłumieniu i zatrzyma się. Sytuacja z prawdziwego życia to zawsze tłumione oscylacje. Doskonały system mas sprężynowych jest również dobrym przykładem prostej oscylacji harmonicznej. Siła wytworzona przez elastyczność sprężyny działa w tym scenariuszu jako siła przywracająca. Ruch harmoniczny prosty można również traktować jako rzut ruchu kołowego ze stałą prędkością kątową. W punkcie równowagi energia kinetyczna układu osiąga maksimum, a w punkcie zwrotnym energia potencjalna osiąga maksimum, a energia kinetyczna wynosi zero.
Jaka jest różnica między prostym ruchem harmonicznym a oscylacją?
• Prosty ruch harmoniczny jest szczególnym przypadkiem oscylacji.
• Prosty ruch harmoniczny jest możliwy tylko w teorii, ale oscylacje są możliwe w każdej sytuacji.
• Całkowita energia prostego ruchu harmonicznego jest stała, podczas gdy całkowita energia oscylacji ogólnie nie musi być stała.
