Võnkumine vs lihtne harmooniline liikumine
Võnkumised ja lihtne harmooniline liikumine on kaks perioodilist liikumist, mida füüsikas käsitletakse. Võnkumiste ja lihtsa harmoonilise liikumise mõisteid kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu mehaanika, dünaamika, orbiidi liikumised, masinaehitus, lained ja vibratsioonid ning mitmed muud valdkonnad. Nendes valdkondades silma paistmiseks on oluline omada nendest mõistetest korralikku arusaamist. Selles artiklis arutame, mis on võnkumised ja lihtsad harmoonilised liikumised, võnke ja lihtsa harmoonilise liikumise määratlused, nende rakendused, mõned näited lihtsate harmooniliste liikumiste ja võnkumiste kohta, nende sarnasused ja lõpuks erinevus võnke ja lihtsa harmoonilise vahel. liikumine.
Võnkumine
Võnkumised on teatud tüüpi perioodiline liikumine. Võnkumist määratletakse tavaliselt kui korduvat variatsiooni ajas. Võnkumine võib toimuda üle keskmise tasakaalupunkti või kahe oleku vahel. Pendel on hea näide võnkuva liikumise kohta. Võnkumised on enamasti sinusoidsed. Vahelduvvool on ka hea näide võnkumise kohta. Lihtpendlis võngub bob üle keskmise tasakaalupunkti. Vahelduvvoolus võnguvad elektronid suletud ahela sees üle tasakaalupunkti. Võnkumisi on kolme tüüpi. Esimene tüüp on summutamata võnkumised, mille puhul võnke siseenergia jääb konstantseks. Teist tüüpi võnkumised on summutatud võnkumised. Summutatud võnkumiste korral võnke siseenergia aja jooksul väheneb. Kolmas tüüp on sundvõnkumised. Sundvõnkumiste korral rakendatakse pendlile jõudu perioodilises variatsioonis pendli suhtes.
Lihtne harmooniline liikumine
Lihtne harmooniline liikumine on defineeritud kui liikumine kujul a=– (ω2) x kus "a" on kiirendus ja "x" on nihe tasakaalupunktist. Mõiste ω on konstant. Lihtne harmooniline liikumine nõuab taastavat jõudu. Taastav jõud võib olla vedru, gravitatsioonijõud, magnetjõud või elektrijõud. Lihtne harmooniline võnkumine ei eralda energiat. Süsteemi kogu mehaaniline energia säilib. Kui kaitse ei kehti, on süsteem summutatud harmooniline süsteem. Lihtsatel harmoonilistel võnkudel on palju olulisi rakendusi. Pendelkell on üks parimaid saadaolevaid lihtsaid harmoonilisi süsteeme. Saab näidata, et võnkumise periood ei sõltu pendli massist. Kui välised tegurid, nagu õhutakistus, mõjutavad liikumist, siis see lõpuks summutab ja peatub. Reaalne olukord on alati summutatud võnkumine. Täiuslik vedrude massisüsteem on ka hea näide lihtsast harmoonilisest võnkumisest. Vedru elastsusest tekkiv jõud toimib selles stsenaariumis taastava jõuna. Lihtsat harmoonilist liikumist võib võtta ka konstantse nurkkiirusega ringliikumise projektsioonina. Tasakaalupunktis saab süsteemi kineetiline energia maksimumiks ja pöördepunktis potentsiaalne energia maksimumiks ja kineetiline energia nulliks.
Mis vahe on lihtsal harmoonilisel liikumisel ja võnkumisel?
• Lihtne harmooniline liikumine on võnkumiste erijuht.
• Lihtne harmooniline liikumine on võimalik ainult teoreetiliselt, kuid võnkumine on võimalik igas olukorras.
• Lihtsa harmoonilise liikumise koguenergia on konstantne, samas kui võnke koguenergia üldiselt ei pea olema konstantne.
