Enostavno harmonično gibanje proti periodičnemu gibanju
Periodična gibanja in enostavna harmonična gibanja sta dve zelo pomembni vrsti gibanj v študiju fizike. Preprosto harmonično gibanje je dober model za razumevanje kompleksnih periodičnih gibanj. Ta članek bo razložil, kaj sta periodično gibanje in preprosto harmonično gibanje, njuni uporabi, podobnosti in končno razlike.
periodično gibanje
Periodično gibanje lahko obravnavamo kot vsako gibanje, ki se ponavlja v določenem časovnem obdobju. Planet, ki kroži okoli sonca, je periodično gibanje. Satelit, ki kroži okoli Zemlje, je periodično gibanje, tudi gibanje žoge za ravnotežje je periodično gibanje. Večina periodičnih gibanj, ki jih srečamo, je krožnih ali polkrožnih. Periodično gibanje ima frekvenco. Pogostost pomeni, kako "pogost" se dogodek zgodi. Zaradi poenostavitve vzamemo frekvenco kot število pojavov na sekundo. Periodična gibanja so lahko enakomerna ali neenakomerna. Enakomerno periodično gibanje ima lahko enakomerno kotno hitrost. Funkcije, kot je amplitudna modulacija, imajo lahko dvojne periode. So periodične funkcije, inkapsulirane v druge periodične funkcije. Inverzna frekvenca periodičnega gibanja daje čas za periodo. Enostavna harmonična gibanja in dušena harmonična gibanja so prav tako periodična gibanja.
Enostavno harmonično gibanje
Enostavno harmonično gibanje je definirano kot gibanje v obliki a=– (ω2) x, kjer je "a" pospešek in "x" odmik 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, bo sčasoma oslabljeno in se bo ustavilo. Situacija v resničnem življenju je vedno dušeno nihanje. 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 postane potencialna energija največja in kinetična energija postane nič.
Kakšna je razlika med periodičnim gibanjem in preprostim harmoničnim gibanjem?
• Preprosto harmonično gibanje je poseben primer periodičnega gibanja.
• Preprosto harmonično gibanje zahteva obnovitveno silo, lahko pa pride do periodičnih gibanj brez obnovitvenih sil.
• Enostavno harmonično gibanje ohranja celotno mehansko energijo, ni pa nujno, da to počne periodični sistem.
