Egyszerű harmonikus mozgás vs periodikus mozgás
A periodikus mozgások és az egyszerű harmonikus mozgások két nagyon fontos mozgástípus a fizika tanulmányozásában. Egy egyszerű harmonikus mozgás jó modell az összetett periodikus mozgások megértéséhez. Ez a cikk elmagyarázza, mi a periodikus mozgás és az egyszerű harmonikus mozgás, ezek alkalmazásai, hasonlóságaik és végül különbségeik.
Periodikus mozgás
Periodikus mozgásnak tekinthető minden olyan mozgás, amely meghatározott időtartamon belül ismétlődik. A Nap körül keringő bolygó periodikus mozgás. A Föld körül keringő műhold periodikus mozgás, még az egyensúlyi golyókészlet mozgása is periodikus mozgás. A legtöbb periodikus mozgás, amellyel találkozunk, körkörös vagy félkör alakú. A periodikus mozgásnak frekvenciája van. A gyakoriság azt jelenti, hogy milyen „gyakori” az esemény. Az egyszerűség kedvéért a frekvenciát a másodpercenkénti előfordulásoknak tekintjük. A periodikus mozgások lehetnek egyenletesek vagy nem egyenletesek. Egy egyenletes periodikus mozgásnak lehet egyenletes szögsebessége. Az olyan funkcióknak, mint az amplitúdómoduláció, kettős periódusuk lehet. Ezek periodikus függvények, amelyek más periodikus függvényekbe vannak beágyazva. A periodikus mozgás frekvenciájának inverze adja meg egy periódus idejét. Az egyszerű harmonikus mozgások és a csillapított harmonikus mozgások is periodikus mozgások.
Egyszerű harmonikus mozgás
Az egyszerű harmonikus mozgás a=– (ω2) x formájú mozgás, ahol „a” a gyorsulás, „x” pedig a elmozdulás az egyensúlyi pontból. Az ω kifejezés állandó. Egy egyszerű harmonikus mozgáshoz helyreállító erő szükséges. A helyreállító erő lehet rugó, gravitációs erő, mágneses erő vagy elektromos erő. Egy egyszerű harmonikus rezgés nem bocsát ki energiát. A rendszer teljes mechanikai energiája megmarad. Ha a megőrzés nem érvényesül, a rendszer csillapított harmonikus rendszer lesz. Az egyszerű harmonikus rezgéseknek számos fontos alkalmazása létezik. Az ingaóra az egyik legjobb elérhető harmonikus rendszer. Kimutatható, hogy a lengés periódusa nem függ az inga tömegétől. Ha külső tényezők, például a légellenállás befolyásolják a mozgást, az végül csillapodik és leáll. A valós élethelyzet mindig csillapított oszcilláció. A rugós tömegrendszer is jó példa az egyszerű harmonikus rezgésre. Ebben a forgatókönyvben a rugó rugalmassága által létrehozott erő a visszaállító erő. Az egyszerű harmonikus mozgást úgy is felfoghatjuk, mint egy állandó szögsebességű körmozgás vetületét. Az egyensúlyi ponton a rendszer kinetikus energiája maximumra, a fordulópontnál pedig a potenciális energia maximumra, a mozgási energia pedig nullára válik.
Mi a különbség a periodikus mozgás és az egyszerű harmonikus mozgás között?
• Az egyszerű harmonikus mozgás a periodikus mozgás speciális esete.
• Az egyszerű harmonikus mozgáshoz helyreállító erő szükséges, de lehetnek periodikus mozgások, erők helyreállítása nélkül.
• Egy egyszerű harmonikus mozgás megőrzi teljes mechanikai energiáját, de egy periodikus rendszernek nem feltétlenül kell ezt megtennie.
