Co to jest ruch harmoniczny?

Ruch harmoniczny jest koncepcją oscylacji lub powtarzania, takiego jak wahadło, sprężyna lub orbita planety wokół Słońca.Systemy w ruchu harmonicznym oszczędzają energię i pęd, o ile energia wewnętrzna pozostaje takie same.W rzeczywistym systemie, tj. Nie idealna utrata energii występuje z powodu tarcia nawet w nieskończonościowych ilościach z powodu zderzenia z cząsteczkami.Muszą istnieć dwie główne cechy, aby system mógł doświadczyć ruchu oscylacyjnego: elastyczność i bezwładność;Z powodu pierwszego prawa Newtonów wszystkie obiekty mają bezwładność.Dlatego musi istnieć źródło elastyczności, takie jak sprężyna.

Prosty system harmoniczny zawiera jeden lub więcej obiektów oscylujących, które są ustalone na sprężynę lub inne źródło sprężyste, takie jak ciężar przymocowany do sprężyny.Ruch obiektu zmienia prędkość we wzorze sinusoidalnym.Siła sprężysta, która zapewnia pęd obiektu, wzrasta wraz z odległością od środka ruchu;Im dalej jest obiekt, tym bardziej wywierana jest siła elastyczna.Kiedy obiekt dochodzi do końca jego ruchu, siła powoduje, że przesuwa się on do tyłu z rosnącą prędkością do drugiego końca ścieżki oscylacyjnej, gdzie powtarza się cykl.Prosty ruch harmoniczny jest używany do zilustrowania koncepcji, ale nie bierze pod uwagę tarcia.

Zakończony ruch, co porównuje, obejmuje tarcie lub inne siły zewnętrzne, które spowolnią układ i ostatecznie spowodują, że osiągnie równowagę lub brak ruchu.Im więcej tarcia jest w układzie, tym szybszy obiekt oscylacyjny osiągnie równowagę.Przedmampowanie umożliwia tylko kilka cykli oscylacji przed równowagą;Krytyczne tłumienie powoduje szybki powrót do równowagi, taki jak amortyzator w samochodzie;a niewydługa powoduje zmniejszenie oscylacji w czasie.Bardziej lepkie medium, takie jak woda, powoduje większe tarcia.

Ruch harmoniczny ma wiele zastosowań w codziennym życiu.Każdy rodzaj systemu oscylacyjnego mdash;Niezależnie od tego, czy zegar ma wahadło, sprężynę z układu zawieszenia samochodów, czy obracanie koła zamachowego silników i mdash;przechodzi formę tłumionej oscylacji.Na przykład znajomość siły tarcia, która powoduje tłumienie, pozwala obliczyć siłę napędową niezbędną do utrzymania stałej szybkości oscylacji w układzie harmonicznym.Istnieją również zastosowania muzyczne;Znajomość długości sznurka gitarowego na przykład zapewnia metodę obliczania szybkości oscylacji, gdy otrzyma siłę napędową, a zatem częstotliwość odtwarzanej nuty.