Vad är harmonisk rörelse?

Harmonisk rörelse är begreppet en oscillerande eller upprepande system som en pendel, en fjäder eller bana på en planet runt solen.System som är i harmonisk rörelse bevarar energi och fart så länge den inre energin förblir densamma.I ett faktiskt system inträffar, dvs icke-ideal, sker energiförlust på grund av friktion även i oändliga mängder på grund av kollision med molekyler.Två huvudkvaliteter måste existera för ett system för att uppleva oscillerande rörelse: elasticitet och tröghet;På grund av Newtons första lag har alla föremål tröghet.Därför måste en källa till elasticitet existera, till exempel en fjäder.

Ett enkelt harmoniskt system innehåller ett eller flera oscillerande föremål som är fixerade på en fjäder eller annan elastisk källa, till exempel en vikt fäst vid en fjäder.Objektets rörelse förändrar hastigheten i ett sinusformat mönster.Den elastiska kraften som ger objektets momentum ökar med avståndet från rörelsens centrum;Ju längre bort objektet är, den mer elastiska kraften utövas.När objektet kommer till slutet av sin rörelse får kraften att den rör sig bakåt med ökande hastighet till den andra änden av den oscillerande vägen där cykeln upprepar.Enkel harmonisk rörelse används för att illustrera konceptet, men tar inte hänsyn till friktion.

dämpad rörelse, som jämförelse, inkluderar friktion eller andra yttre krafter som kommer att bromsa systemet ner och så småningom få det att nå jämvikt, eller ingen rörelse.Ju mer friktion det finns i ett system, desto snabbare kommer ett oscillerande objekt att nå jämvikt.Överdamp tillåter endast några få cykler av svängning före jämvikt;Kritisk dämpning skapar en snabb återgång till jämvikt, till exempel en stötdämpare i en bil;och underdamping får svängningen att minska med tiden.Ett mer visköst medium som vatten skapar mer friktion.

Harmonisk rörelse har många tillämpningar i det dagliga livet.Alla typer av oscillerande system mdash;Oavsett om en klockor pendel, en fjäder från ett bilsupphängningssystem eller vridning av en motorhjul och mdash;genomgår en form av dämpad svängning.Att till exempel känna till friktionskraften som orsakar dämpning möjliggör beräkning av den drivkraft som krävs för att upprätthålla en konstant svängningshastighet i ett harmoniskt system.Det finns också musikaliska applikationer;Att känna till längden på en gitarrsträng ger till exempel en metod för att beräkna svängningshastigheten när den ges en drivkraft, och därför är frekvensen för den anteckningen.