Różnica między oscylacją a prostym ruchem harmonicznym

Oscylacja a prosty ruch harmoniczny

Oscylacje i prosty ruch harmoniczny to dwa okresowe ruchy 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 różne inne dziedziny. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych pojęć, aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach. W tym artykule omówimy, czym są oscylacje i proste ruchy harmoniczne, definicje oscylacji i prostego ruchu harmonicznego, ich zastosowania, kilka przykładów prostych ruchów i oscylacji harmonicznych, ich podobieństwa, a na koniec różnicę między oscylacją a prostą harmoniczną ruch.

Oscylacja

Oscylacje są rodzajem ruchu okresowego. Oscylacja jest zwykle definiowana jako powtarzalna zmiana w czasie. Oscylacja może wystąpić powyżej punktu równowagi środkowej lub między dwoma stanami. Wahadło jest dobrym przykładem ruchu oscylacyjnego. Oscylacje są w większości sinusoidalne. Prąd przemienny jest również dobrym przykładem oscylacji. W prostym wahadle bob oscyluje nad środkowym punktem równowagi. W prądzie przemiennym elektrony oscylują w obwodzie zamkniętym nad punktem równowagi. Istnieją trzy rodzaje oscylacji. Pierwszym typem są nie tłumione oscylacje, w których energia wewnętrzna oscylacji pozostaje stała. Drugi typ oscylacji to oscylacje tłumione. W przypadku tłumionych oscylacji energia wewnętrzna oscylacji zmniejsza się z czasem. Trzeci typ to wymuszone oscylacje. W oscylacjach wymuszonych na wahadło przyłożona jest siła w okresowej odmianie wahadła.

Prosty harmonijmy ruch

Prosty ruch harmoniczny definiuje się jako ruch przyjmujący postać a = - (ω²⁾) x gdzie „a” oznacza przyspieszenie, a „x” oznacza przemieszczenie od punktu równowagi. Termin ω jest stały. Prosty ruch harmoniczny wymaga siły przywracającej. Siła przywracająca może być sprężyną, siłą grawitacji, siłą magnetyczną lub siłą elektryczną. Prosta oscylacja harmoniczna nie wydziela żadnej energii. Całkowita energia mechaniczna układu jest zachowana. Jeśli zachowanie nie ma zastosowania, układ będzie układem z tłumieniem harmonicznych. 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, wpływają na ruch, w końcu ulegną tłumieniu i zatrzymają się. Prawdziwa sytuacja życiowa jest zawsze tłumioną oscylacją. Idealny system masy sprężynowej jest również dobrym przykładem prostej oscylacji harmonicznej. W tym scenariuszu siła wytworzona przez sprężystość działa jak siła przywracająca. Prosty ruch harmoniczny można również traktować jako rzut ruchu kołowego o stałej prędkości kątowej. W punkcie równowagi energia kinetyczna układu staje się maksymalna, aw punkcie zwrotnym energia potencjalna staje się maksymalna, a energia kinetyczna staje się zerowa.