Τι είναι η αρμονική κίνηση;

Η αρμονική κίνηση είναι η έννοια ενός ταλαντούμενου ή επαναλαμβανόμενου συστήματος όπως ένα εκκρεμές, μια πηγή ή η τροχιά ενός πλανήτη γύρω από τον ήλιο.Τα συστήματα που βρίσκονται σε αρμονική κίνηση διατηρούν την ενέργεια και την ορμή, εφόσον η εσωτερική ενέργεια παραμένει η ίδια.Σε ένα πραγματικό σύστημα, δηλαδή, η μη ιδανική απώλεια ενέργειας συμβαίνει λόγω τριβής ακόμη και σε άπειρες ποσότητες λόγω σύγκρουσης με μόρια.Δύο κύριες ιδιότητες πρέπει να υπάρχουν για ένα σύστημα για να βιώσει ταλαντευόμενη κίνηση: ελαστικότητα και αδράνεια.Λόγω του πρώτου νόμου του Νεύτωνα, όλα τα αντικείμενα έχουν αδράνεια.Επομένως, πρέπει να υπάρχει πηγή ελαστικότητας, όπως ένα ελατήριο.

Ένα απλό αρμονικό σύστημα περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα ταλαντευόμενα αντικείμενα που είναι σταθερά σε μια ελατήριο ή άλλη ελαστική πηγή, όπως ένα βάρος που συνδέεται με ένα ελατήριο.Η κίνηση του αντικειμένου μεταβάλλει την ταχύτητα σε ένα ημιτονοειδές μοτίβο.Η ελαστική δύναμη που παρέχει την ορμή του αντικειμένου αυξάνεται με την απόσταση από το κέντρο κίνησης.Όσο πιο μακριά είναι το αντικείμενο, τόσο πιο ελαστική δύναμη ασκείται.Όταν το αντικείμενο έρχεται στο τέλος της κίνησης του, η δύναμη αναγκάζει να μετακινηθεί προς τα πίσω με την αύξηση της ταχύτητας στο άλλο άκρο της ταλαντευόμενης διαδρομής όπου επαναλαμβάνεται ο κύκλος.Η απλή αρμονική κίνηση χρησιμοποιείται για την απεικόνιση της έννοιας, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη την τριβή.

Η μείωση της κίνησης, με σύγκριση, περιλαμβάνει τριβή ή άλλες εξωτερικές δυνάμεις που θα επιβραδύνουν το σύστημα κάτω και τελικά θα την προκαλέσουν στην επίτευξη ισορροπίας ή χωρίς κίνηση.Όσο περισσότερη τριβή υπάρχει σε ένα σύστημα, τόσο ταχύτερο ένα ταλαντευόμενο αντικείμενο θα φτάσει στην ισορροπία.Η υπερβολική καταστροφή επιτρέπει μόνο λίγους κύκλους ταλάντωσης πριν από την ισορροπία.Η κρίσιμη απόσβεση δημιουργεί μια γρήγορη επιστροφή στην ισορροπία, όπως ένας απορροφητής σοκ σε ένα αυτοκίνητο.και το Underdamping προκαλεί τη μείωση της ταλάντωσης με την πάροδο του χρόνου.Ένα πιο παχύρρευστο μέσο όπως το νερό δημιουργεί περισσότερη τριβή.

Η αρμονική κίνηση έχει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή.Οποιοδήποτε είδος ταλαντούχου συστήματος mdash;Είτε εκκρεμές ενός ρολογιού, ένα ελατήριο από το σύστημα ανάρτησης ενός αυτοκινήτου είτε η στροφή του σφονδύλου και του mdash του κινητήρα.υφίσταται μια μορφή μειωμένης ταλάντωσης.Για παράδειγμα, η γνώση της δύναμης της τριβής που προκαλεί απόσβεση επιτρέπει τον υπολογισμό της κινητήριας δύναμης που απαιτείται για τη διατήρηση ενός σταθερού ρυθμού ταλάντωσης σε ένα αρμονικό σύστημα.Υπάρχουν επίσης μουσικές εφαρμογές.Γνωρίζοντας το μήκος μιας σειράς κιθάρας, για παράδειγμα, παρέχει μια μέθοδο υπολογισμού του ρυθμού ταλάντωσης όταν δίνεται μια κινητήρια δύναμη και επομένως η συχνότητα του σημειώματος που παίζεται.