Was ist harmonische Bewegung?

Harmonische Bewegung ist das Konzept eines oszillierenden oder wiederholenden Systems wie einem Pendel, einer Feder oder der Umlaufbahn eines Planeten um die Sonne.Systeme, die in harmonischer Bewegung sind, erhalten Energie und Impuls, solange die innere Energie gleich bleibt.In einem tatsächlichen System, d. H. Nicht-idealer, tritt der Energieverlust aufgrund von Reibung auch in unendlichen Mengen aufgrund von Kollision mit Molekülen auf.Es müssen zwei Hauptqualitäten vorhanden sein, damit ein System eine Schwingungsbewegung erlebt: Elastizität und Trägheit;Aufgrund von Newtons First Law sind alle Objekte Trägheit.Daher muss eine Elastizitätsquelle vorhanden sein, wie z. B. eine Feder.

Ein einfaches harmonisches System enthält ein oder mehrere oszillierende Objekte, die an einer Feder oder einer anderen elastischen Quelle festgelegt sind, z. B. ein Gewicht, das an einer Feder verbunden ist.Die Bewegung des Objekts verändert die Geschwindigkeit in einem sinusförmigen Muster.Die elastische Kraft, die den Objektimpuls liefert, nimmt mit dem Abstand vom Bewegungszentrum zu;Je weiter das Objekt entfernt ist, desto mehr elastischer wird ausgeübt.Wenn das Objekt am Ende seiner Bewegung kommt, bewegt sich die Kraft mit zunehmender Geschwindigkeit nach rückwärts zum anderen Ende des oszillierenden Pfades, auf dem sich der Zyklus wiederholt.Eine einfache harmonische Bewegung wird verwendet, um das Konzept zu veranschaulichen, berücksichtigt jedoch nicht die Reibung.

Dämpfte Bewegung umfasst im Vergleich dazu, dass Reibung oder andere externen Kräfte, die das System verlangsamen und schließlich dazu führen, dass das Gleichgewicht oder keine Bewegung erreicht wird.Je mehr Reibung in einem System ist, desto schneller wird ein oszillierendes Objekt das Gleichgewicht.Überdampen ermöglicht nur wenige Schwingungszyklen vor dem Gleichgewicht;Eine kritische Dämpfung führt zu einer schnellen Rückkehr zum Gleichgewicht, wie z. B. einen Stoßdämpfer in einem Auto;und Unterdämpfung führt dazu, dass die Schwingung im Laufe der Zeit abnimmt.Ein viskoseres Medium wie Wasser schafft mehr Reibung.

Harmonische Bewegung hat viele Anwendungen im täglichen Leben.Jede Art von oszillierenden System mdash;Ob ein Uhrenpendel, eine Feder eines Autos -Federungssystems oder das Drehen eines Motorenschwungrades Mdash;erfährt eine Form einer gedämpften Schwingung.Zum Beispiel ermöglicht das Kennen der Reibungskraft, die die Dämpfung verursacht, die Berechnung der treibenden Kraft, die erforderlich ist, um eine konstante Schwingungsrate in einem harmonischen System aufrechtzuerhalten.Es gibt auch musikalische Anwendungen;Wenn Sie beispielsweise die Länge einer Gitarrenschnur kennen, können Sie die Schwingungsrate berechnen, wenn sie eine treibende Kraft gegeben hat, und daher die Häufigkeit der gespielten Note.