Простое гармоническое движение и периодическое движение
Периодические движения и простые гармонические движения - два очень важных типа движений в изучении физики. Простое гармоническое движение - хорошая модель для понимания сложных периодических движений. Эта статья объяснит, что такое периодическое движение и простое гармоническое движение, их применение, сходства и, наконец, их различия.
Периодическое движение
Периодическим движением можно считать любое движение, которое повторяется в фиксированный период времени. Планета, вращающаяся вокруг Солнца, совершает периодическое движение. Спутник, вращающийся вокруг Земли, представляет собой периодическое движение, даже движение балансира является периодическим движением. Большинство периодических движений, с которыми мы сталкиваемся, являются круговыми или полукруговыми. Периодическое движение имеет частоту. Частота означает, насколько «часто» происходит событие. Для простоты мы берем частоту как число вхождений в секунду. Периодические движения могут быть как равномерными, так и неравномерными. Равномерное периодическое движение может иметь равномерную угловую скорость. Такие функции, как амплитудная модуляция, могут иметь двойные периоды. Это периодические функции, инкапсулированные в другие периодические функции. Обратное значение частоты периодического движения дает время для периода. Простые гармонические движения и затухающие гармонические движения также являются периодическими движениями.
Простое гармоническое движение
Простое гармоническое движение определяется как движение, имеющее форму a=– (ω2) x, где «a» - ускорение, а «x» - смещение от точки равновесия. Член ω является константой. Простое гармоническое движение требует восстанавливающей силы. Возвращающая сила может быть пружинной, гравитационной, магнитной или электрической. Простое гармоническое колебание не излучает никакой энергии. Полная механическая энергия системы сохраняется. Если сохранение не применяется, система будет затухающей гармонической системой. Есть много важных приложений простых гармонических колебаний. Маятниковые часы - одна из лучших простых доступных гармонических систем. Можно показать, что период колебаний не зависит от массы маятника. Если внешние факторы, такие как сопротивление воздуха, влияют на движение, оно в конечном итоге затухнет и остановится. Реальная жизненная ситуация всегда представляет собой затухающие колебания. Система пружинных масс также является хорошим примером простых гармонических колебаний. В этом сценарии сила, создаваемая упругостью пружины, действует как восстанавливающая сила. Простое гармоническое движение также можно рассматривать как проекцию кругового движения с постоянной угловой скоростью. В точке равновесия кинетическая энергия системы становится максимальной, а в точке поворота потенциальная энергия становится максимальной, а кинетическая энергия обращается в нуль.
В чем разница между периодическим движением и простым гармоническим движением?
• Простое гармоническое движение является частным случаем периодического движения.
• Простое гармоническое движение требует возвращающей силы, но могут быть и периодические движения без возвращающей силы.
• Простое гармоническое движение сохраняет свою полную механическую энергию, но периодическая система не обязательно должна это делать.
