Różnica między prostym ruchem harmonicznym a ruchem okresowym

Prosty ruch harmoniczny vs ruch okresowy

Ruchy okresowe i proste ruchy harmoniczne to dwa bardzo ważne typy ruchów w nauce fizyki. Prosty ruch harmoniczny jest dobrym modelem do zrozumienia złożonych ruchów okresowych. W tym artykule wyjaśnimy, czym są ruchy okresowe i proste ruchy harmoniczne, ich zastosowania, podobieństwa i wreszcie ich różnice.

Periodic Motion

Ruch okresowy można uznać za każdy ruch, który powtarza się w ustalonym czasie. Planeta obracająca się wokół Słońca to ruch okresowy. Satelita krążący wokół Ziemi jest ruchem okresowym, nawet ruch zestawu kulek równoważących jest ruchem okresowym. Większość ruchów okresowych, które napotykamy, są kołowe lub półkoliste. Okresowy ruch ma częstotliwość. Częstotliwość oznacza, jak „częste” zdarzenie ma miejsce. Dla uproszczenia bierzemy częstotliwość jako liczbę wystąpień na sekundę. Okresowe ruchy mogą być jednolite lub nierównomierne. Jednolity ruch okresowy może mieć jednakową prędkość kątową. Funkcje takie jak modulacja amplitudy mogą mieć podwójne okresy. Są to funkcje okresowe zamknięte w innych funkcjach okresowych. Odwrotność częstotliwości ruchu okresowego daje czas na okres. Proste ruchy harmoniczne i tłumione ruchy harmoniczne są również ruchami okresowymi.

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. Siłą przywracającą może być sprężyna, siła grawitacji, siła magnetyczna lub siła elektryczna. 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 na ruch wpłyną czynniki zewnętrzne, takie jak opór powietrza, zostanie ono ostatecznie wytłumione i zatrzyma się. Rzeczywista sytuacja jest zawsze tłumioną oscylacją. Układ 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.