Ero värähtelyn ja yksinkertaisen harmonisen liikkeen välillä

Värähtely vs. yksinkertainen harmoninen liike

Värähtelyt ja yksinkertainen harmoninen liike ovat kaksi jaksollista liikettä, joista keskustellaan fysiikassa. Värähtelyjen ja yksinkertaisen harmonisen liikkeen käsitteitä käytetään laajalti esimerkiksi mekaniikassa, dynamiikassa, kiertoradalla, konepajateollisuudessa, aalloissa ja värähtelyissä sekä monilla muilla aloilla. On välttämätöntä, että näistä käsitteistä ymmärretään asianmukaisesti, jotta voidaan saavuttaa huippua näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä värähtelyt ja yksinkertaiset harmoniset liikkeet ovat, värähtelyn ja yksinkertaisen harmonisen liikkeen määritelmät, niiden sovellukset, joitain esimerkkejä yksinkertaisista harmonisista liikkeistä ja värähtelyistä, niiden yhtäläisyydet ja lopuksi ero värähtelyn ja yksinkertaisen harmonisen välillä liike.

värähtely

Värähtelyt ovat tyypillistä jaksollista liikettä. Värähtely määritetään yleensä toistuvana muutoksena ajan myötä. Värähtely voi tapahtua keskimääräisessä tasapainopisteessä tai kahden tilan välillä. Heiluri on hyvä esimerkki värähtelevään liikkeeseen. Värähtelyt ovat enimmäkseen sinimuotoisia. Vaihtovirta on myös hyvä esimerkki värähtelyyn. Yksinkertaisessa heilurissa bob värähtelee keskimääräisen tasapainopisteen yli. Vaihtovirralla elektronit värähtelevät suljetun piirin sisällä tasapainopisteen yli. Värähtelyjä on kolmen tyyppisiä. Ensimmäinen tyyppi on vaimentamattomat värähtelyt, joissa värähtelyn sisäinen energia pysyy vakiona. Toinen värähtelytyyppi on vaimennetut värähtelyt. Vaimennettujen värähtelyjen tapauksessa värähtelyn sisäinen energia vähenee ajan myötä. Kolmas tyyppi on pakotetut värähtelyt. Pakkoheilahteluissa heiluriin kohdistuu voima jaksollisessa heilurissa.

Yksinkertainen harmoninen liike

Yksinkertainen harmoninen liike määritellään liikkeeksi, joka on muodossa a = - (ω²) x missä “a” on kiihtyvyys ja “x” on siirtymä tasapainopisteestä. Termi ω on vakio. Yksinkertainen harmoninen liike vaatii palauttavan voiman. Palautusvoima voi olla jousi, painovoima, magneettinen voima tai sähköinen voima. Yksinkertainen harmoninen värähtely ei emittoi mitään energiaa. Järjestelmän kokonaismekaaninen energia säästyy. Jos suojausta ei sovelleta, järjestelmä on vaimennettu harmoninen järjestelmä. Yksinkertaisilla harmonisilla värähtelyillä on monia tärkeitä sovelluksia. Heilurikello on yksi parhaista käytettävissä olevista harmonisista järjestelmistä. Voidaan osoittaa, että värähtelyjakso ei riipu heilurin massasta. Jos ulkoiset tekijät, kuten ilmanvastus, vaikuttavat liikkeeseen, se lopulta vaimentuu ja pysähtyy. Todellinen elämäntilanne on aina vaimennettu värähtely. Täydellinen jousimassajärjestelmä on myös hyvä esimerkki yksinkertaiselle harmoniselle värähtelylle. Jousen joustavuuden luoma voima toimii tässä skenaariossa palautusvoimana. Yksinkertaista harmonista liikettä voidaan pitää myös pyöreän liikkeen ennusteena vakiona kulmanopeudella. Tasapainopisteessä järjestelmän kineettisesta energiasta tulee maksimi, ja käännöspisteessä potentiaalienergiasta tulee maksimiarvo ja kineettisen energian nolla.