Hvad er harmonisk bevægelse?

Harmonisk bevægelse er begrebet en svingende eller gentagelse, system som en pendel, en fjeder eller bane af en planet omkring solen.Systemer, der er i harmonisk bevægelse, sparer energi og momentum, så længe den interne energi forbliver den samme.I et faktisk system, dvs. ikke-ideelt, energitab opstår på grund af friktion, selv i infinitesimale mængder på grund af kollision med molekyler.Der skal eksistere to hovedkvaliteter for et system til at opleve oscillerende bevægelse: elasticitet og inerti;På grund af Newton First Law har alle objekter inerti.Derfor skal der eksistere en kilde til elasticitet, såsom en fjeder.

Et simpelt harmonisk system inkluderer et eller flere svingende genstande, der er fastgjort til en fjeder eller anden elastisk kilde, såsom en vægt fastgjort til en fjeder.Objektets bevægelse ændrer hastigheden i et sinusformet mønster.Den elastiske kraft, der giver objektmomentumet, øges med afstanden fra bevægelsescentret;Jo længere væk objektet er, jo mere elastisk kraft udøves.Når genstanden kommer til slutningen af dens bevægelse, får kraften den til at bevæge sig bagud ved stigende hastighed til den anden ende af den svingende sti, hvor cyklussen gentages.Enkel harmonisk bevægelse bruges til at illustrere konceptet, men tager ikke friktion i betragtning.

Dæmpet bevægelse, til sammenligning inkluderer friktion eller andre udefra kræfter, der vil bremse systemet og til sidst få det til at nå ligevægt eller ingen bevægelse.Jo mere friktion der er i et system, jo hurtigere vil en svingende genstand nå ligevægt.Overdamping tillader kun et par svingningscyklusser før ligevægt;Kritisk dæmpning skaber en hurtig tilbagevenden til ligevægt, såsom en støddæmper i en bil;og underdampning får svingningen til at falde over tid.Et mere tyktflydende medium, såsom vand, skaber mere friktion.

Harmonisk bevægelse har mange anvendelser i det daglige liv.Enhver type oscillerende system mdash;hvad enten det drejer sig om en urets pendul, en fjeder fra et bilsuspensionssystem eller drejning af en motorer svinghjul mdash;gennemgår en form for dæmpet svingning.For eksempel ved at kende den friktionskraft, der forårsager dæmpning, tillader beregning af den drivkraft, der er nødvendig for at opretholde en konstant svingningshastighed i et harmonisk system.Der er også musikalske applikationer;At kende længden af en guitarstreng giver for eksempel en metode til beregning af svingningshastigheden, når den får en drivkraft, og derfor er hyppigheden af den spillede note.