Svārstības pret vienkāršu harmonisku kustību
Svārstības un vienkārša harmoniskā kustība ir divas periodiskas kustības, par kurām runā fizikā. Svārstību un vienkāršas harmoniskas kustības jēdzieni tiek plaši izmantoti tādās jomās kā mehānika, dinamika, orbitālās kustības, mašīnbūve, viļņi un vibrācijas un dažādās citās jomās. Ir ļoti svarīgi pareizi saprast šos jēdzienus, lai šādās jomās gūtu izcilību. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir svārstības un vienkāršas harmoniskas kustības, svārstību un vienkāršas harmoniskas kustības definīcijas, to pielietojumu, dažus vienkāršu harmonisku kustību un svārstību piemērus, to līdzības un visbeidzot atšķirību starp svārstībām un vienkāršu harmoniku. kustība.
Svārstības
Svārstības ir periodiskas kustības veids. Svārstības parasti tiek definētas kā atkārtotas izmaiņas laika gaitā. Svārstības var notikt vidējā līdzsvara punktā vai starp diviem stāvokļiem. Svārsts ir labs piemērs svārstīgai kustībai. Svārstības galvenokārt ir sinusoidālas. Maiņstrāva ir arī labs svārstību piemērs. Vienkāršajā svārstā bobs svārstās virs vidējā līdzsvara punkta. Maiņstrāvā elektroni svārstās slēgtās ķēdes iekšpusē virs līdzsvara punkta. Ir trīs veidu svārstības. Pirmais veids ir neslāpētas svārstības, kurās svārstību iekšējā enerģija paliek nemainīga. Otrs svārstību veids ir slāpētās svārstības. Slāpētu svārstību gadījumā svārstību iekšējā enerģija laika gaitā samazinās. Trešais veids ir piespiedu svārstības. Piespiedu svārstībās uz svārstu tiek pielikts spēks, kas periodiski mainās uz svārstu.
Vienkārša harmoniska kustība
Vienkāršā harmoniskā kustība ir definēta kā kustība a=– (ω2) x formā, kur “a” ir paātrinājums un “x” ir nobīde no līdzsvara punkta. Termins ω ir konstante. Vienkāršai harmoniskai kustībai ir nepieciešams atjaunojošs spēks. Atjaunojošais spēks var būt atspere, gravitācijas spēks, magnētiskais spēks vai elektriskais spēks. Vienkārša harmoniskā svārstība neradīs nekādu enerģiju. Sistēmas kopējā mehāniskā enerģija tiek saglabāta. Ja saglabāšana netiek piemērota, sistēma būs slāpēta harmoniskā sistēma. Vienkāršām harmoniskām svārstībām ir daudz svarīgu pielietojumu. Svārsta pulkstenis ir viena no labākajām pieejamajām vienkāršajām harmoniku sistēmām. Var parādīt, ka svārstību periods nav atkarīgs no svārsta masas. Ja ārējie faktori, piemēram, gaisa pretestība, ietekmē kustību, tā galu galā samazināsies un apstāsies. Reāla dzīves situācija vienmēr ir slāpētas svārstības. Ideāla atsperu masas sistēma ir arī labs piemērs vienkāršai harmoniskai svārstībai. Atsperes elastības radītais spēks šajā scenārijā darbojas kā atjaunojošais spēks. Vienkāršo harmonisko kustību var uzskatīt arī par apļveida kustības projekciju ar nemainīgu leņķisko ātrumu. Līdzsvara punktā sistēmas kinētiskā enerģija kļūst par maksimumu, un pagrieziena punktā potenciālā enerģija kļūst par maksimumu un kinētiskā enerģija kļūst par nulli.
Kāda ir atšķirība starp vienkāršu harmonisku kustību un svārstību?
• Vienkārša harmoniskā kustība ir īpašs svārstību gadījums.
• Vienkārša harmoniskā kustība iespējama tikai teorētiski, bet svārstības iespējamas jebkurā situācijā.
• Vienkāršas harmoniskas kustības kopējā enerģija ir nemainīga, turpretim svārstību kopējai enerģijai kopumā nav jābūt nemainīgai.
