Kmitanie vs jednoduchý harmonický pohyb
Kmitanie a jednoduchý harmonický pohyb sú dva periodické pohyby diskutované vo fyzike. Pojmy kmitania a jednoduchého harmonického pohybu sú široko používané v oblastiach ako mechanika, dynamika, orbitálne pohyby, strojárstvo, vlny a vibrácie a v rôznych iných oblastiach. Aby ste v týchto oblastiach vynikli, je nevyhnutné správne porozumieť týmto pojmom. V tomto článku budeme diskutovať o tom, čo sú oscilácie a jednoduché harmonické pohyby, definície oscilácií a jednoduchých harmonických pohybov, ich aplikácie, niekoľko príkladov jednoduchých harmonických pohybov a oscilácií, ich podobnosti a nakoniec rozdiel medzi osciláciou a jednoduchým harmonickým pohybom. pohybu.
Oscilácia
Kmitanie je typ periodického pohybu. Oscilácia je zvyčajne definovaná ako opakujúca sa zmena v priebehu času. K oscilácii môže dôjsť v strednom rovnovážnom bode alebo medzi dvoma stavmi. Kyvadlo je dobrým príkladom pre oscilačný pohyb. Kmity sú väčšinou sínusové. Dobrým príkladom oscilácie je aj striedavý prúd. V jednoduchom kyvadle kmitá bob nad stredným rovnovážnym bodom. Pri striedavom prúde elektróny oscilujú vo vnútri uzavretého okruhu nad rovnovážnym bodom. Existujú tri typy oscilácií. Prvým typom sú netlmené kmity, pri ktorých vnútorná energia kmitania zostáva konštantná. Druhým typom kmitov sú tlmené kmity. V prípade tlmených kmitov vnútorná energia kmitania časom klesá. Tretím typom sú vynútené oscilácie. Pri vynútených osciláciách pôsobí na kyvadlo sila v periodickej variácii na kyvadlo.
Jednoduchý harmonický pohyb
Jednoduchý harmonický pohyb je definovaný ako pohyb v tvare a=– (ω2) x, kde „a“je zrýchlenie a „x“je posunutie z bodu rovnováhy. Člen ω je konštanta. Jednoduchý harmonický pohyb vyžaduje vratnú silu. Vratná sila môže byť pružina, gravitačná sila, magnetická sila alebo elektrická sila. Jednoduché harmonické kmitanie nevyžaruje žiadnu energiu. Celková mechanická energia systému je zachovaná. Ak konzervácia neplatí, systém bude tlmený harmonický systém. Existuje mnoho dôležitých aplikácií jednoduchých harmonických kmitov. Kyvadlové hodiny sú jedným z najlepších dostupných jednoduchých harmonických systémov. Dá sa ukázať, že perióda kmitania nezávisí od hmotnosti kyvadla. Ak vonkajšie faktory, ako je odpor vzduchu, ovplyvňujú pohyb, nakoniec sa utlmí a zastaví sa. Reálna životná situácia je vždy tlmená oscilácia. Dokonalý systém pruženia je tiež dobrým príkladom jednoduchého harmonického kmitania. Sila vytvorená elasticitou pružiny pôsobí v tomto scenári ako vratná sila. Jednoduchý harmonický pohyb možno chápať aj ako projekciu kruhového pohybu s konštantnou uhlovou rýchlosťou. V bode rovnováhy sa kinetická energia systému stáva maximom a v bode obratu sa potenciálna energia stáva maximom a kinetická energia sa stáva nulovou.
Aký je rozdiel medzi jednoduchým harmonickým pohybom a osciláciou?
• Jednoduchý harmonický pohyb je špeciálny prípad oscilácií.
• Jednoduchý harmonický pohyb je možný len teoreticky, ale oscilácie sú možné v každej situácii.
• Celková energia jednoduchého harmonického pohybu je konštantná, zatiaľ čo celková energia oscilácie vo všeobecnosti nemusí byť konštantná.
