Lihtne harmooniline liikumine vs perioodiline liikumine
Perioodilised liikumised ja lihtsad harmoonilised liikumised on füüsika uurimisel kaks väga olulist liikumistüüpi. Lihtne harmooniline liikumine on hea mudel keeruliste perioodiliste liikumiste mõistmiseks. See artikkel selgitab, mis on perioodiline liikumine ja lihtne harmooniline liikumine, nende rakendusi, sarnasusi ja lõpuks erinevusi.
Perioodiline liikumine
Perioodiliseks liikumiseks võib pidada mis tahes liikumist, mis kordub kindla ajavahemiku jooksul. Päikese ümber tiirlev planeet on perioodiline liikumine. Ümber Maa tiirlev satelliit on perioodiline liikumine, isegi tasakaalukuuli komplekti liikumine on perioodiline. Enamik perioodilisi liikumisi, mida me kohtame, on ringikujulised või poolringikujulised. Perioodilisel liikumisel on sagedus. Sagedus tähendab, kui sageli sündmus aset leiab. Lihtsuse huvides võtame sageduse esinemissagedusena sekundis. Perioodilised liikumised võivad olla ühtlased või ebaühtlased. Ühtlasel perioodilisel liikumisel võib olla ühtlane nurkkiirus. Funktsioonidel, nagu amplituudmodulatsioon, võivad olla topeltperioodid. Need on perioodilised funktsioonid, mis on kapseldatud teistesse perioodilistesse funktsioonidesse. Perioodilise liikumise sageduse pöördväärtus annab perioodi aja. Lihtsad harmoonilised liikumised ja summutatud harmoonilised liikumised on samuti perioodilised liikumised.
Lihtne harmooniline liikumine
Lihtne harmooniline liikumine on defineeritud kui liikumine kujul a=– (ω2) x, kus "a" on kiirendus ja "x" on nihkumine 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, summutatakse see lõpuks ja see peatub. Reaalne olukord on alati summutatud võnkumine. Vedrumassisüsteem 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 perioodilisel liikumisel ja lihtsal harmoonilisel liikumisel?
• Lihtne harmooniline liikumine on perioodilise liikumise erijuht.
• Lihtne harmooniline liikumine nõuab taastavat jõudu, kuid võib esineda perioodilisi liikumisi, ilma jõude taastamata.
• Lihtne harmooniline liikumine säilitab oma mehaanilist koguenergiat, kuid perioodiline süsteem ei pea seda tingimata tegema.
