Nihanje proti preprostemu harmoničnemu gibanju
Oscilacije in preprosto harmonično gibanje sta dve periodični gibanji, o katerih razpravlja fizika. Koncepti oscilacij in enostavnega harmoničnega gibanja se pogosto uporabljajo na področjih, kot so mehanika, dinamika, orbitalna gibanja, strojništvo, valovi in vibracije ter različna druga področja. Bistvenega pomena je pravilno razumevanje teh konceptov, če želimo biti odlični na teh področjih. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj so nihanje in enostavna harmonična gibanja, definiciji nihanja in enostavnega harmoničnega gibanja, njuni uporabi, nekaj primerih za enostavna harmonična gibanja in nihanja, njihovih podobnostih in končno o razliki med nihanjem in enostavnim harmoničnim gibanje.
Nihanje
Oscilacije so vrsta periodičnega gibanja. Nihanje je običajno opredeljeno kot ponavljajoča se sprememba skozi čas. Nihanje se lahko pojavi nad srednjo ravnovesno točko ali med dvema stanjema. Nihalo je dober primer za nihajno gibanje. Nihanja so večinoma sinusna. Izmenični tok je tudi dober primer za nihanje. Pri preprostem nihalu nihalo niha nad srednjo ravnovesno točko. Pri izmeničnem toku elektroni nihajo znotraj zaprtega tokokroga nad ravnotežno točko. Obstajajo tri vrste nihanj. Prva vrsta so nedušena nihanja, pri katerih notranja energija nihanja ostane konstantna. Druga vrsta nihanj so dušena nihanja. Pri dušenih nihanjih se notranja energija nihanja s časom zmanjšuje. Tretja vrsta so prisilna nihanja. Pri prisilnih nihanjih na nihalo deluje sila s periodičnimi spremembami na nihalo.
Enostavno harmonično gibanje
Enostavno harmonično gibanje je definirano kot gibanje v obliki a=– (ω2) x, kjer je "a" pospešek in "x" premik od ravnotežne točke. Izraz ω je konstanta. Preprosto harmonično gibanje zahteva obnovitveno silo. Obnavljajoča sila je lahko vzmet, gravitacijska sila, magnetna sila ali električna sila. Preprosto harmonično nihanje ne oddaja nobene energije. Celotna mehanska energija sistema se ohrani. Če ohranjanje ne velja, bo sistem dušen harmonski sistem. Obstaja veliko pomembnih aplikacij enostavnih harmoničnih nihanj. Ura z nihalom je eden najboljših preprostih harmoničnih sistemov, ki so na voljo. Lahko se pokaže, da nihajna doba ni odvisna od mase nihala. Če zunanji dejavniki, kot je zračni upor, vplivajo na gibanje, se bo sčasoma zmanjšalo in ustavilo. Resnična življenjska situacija je vedno dušeno nihanje. Popoln sistem vzmetne mase je tudi dober primer za preprosto harmonično nihanje. Sila, ki jo ustvari elastičnost vzmeti, v tem scenariju deluje kot obnovitvena sila. Enostavno harmonično gibanje lahko vzamemo tudi kot projekcijo krožnega gibanja s konstantno kotno hitrostjo. V ravnotežni točki postane kinetična energija sistema največja, v prelomni točki pa potencialna energija postane največja in kinetična energija postane nič.
Kakšna je razlika med preprostim harmoničnim gibanjem in nihanjem?
• Preprosto harmonično gibanje je poseben primer nihanj.
• Preprosto harmonično gibanje je možno le v teoriji, nihanje pa je možno v vsaki situaciji.
• Celotna energija enostavnega harmoničnega gibanja je konstantna, medtem ko skupna energija nihanja na splošno ni nujno konstantna.
