Rozdíl mezi oscilací a jednoduchým harmonickým pohybem

Oscilace vs jednoduchý harmonický pohyb

Oscilace a jednoduchý harmonický pohyb jsou dva periodické pohyby diskutované ve fyzice. Pojmy kmitání a jednoduchý harmonický pohyb jsou široce používány v oborech jako mechanika, dynamika, orbitální pohyby, strojírenství, vlny a vibrace a v různých dalších oborech. Abychom vynikali v těchto oborech, je nezbytné mít v těchto konceptech řádné porozumění. V tomto článku se budeme zabývat tím, co jsou kmity a jednoduché harmonické pohyby, definice kmitání a jednoduchého harmonického pohybu, jejich aplikace, některé příklady jednoduchých harmonických pohybů a kmitů, jejich podobnosti a nakonec rozdíl mezi kmitáním a jednoduchými harmonickými pohyby. pohyb.

Kmitání

Oscilace jsou typem periodického pohybu. Oscilace je obvykle definována jako opakující se odchylka v čase. K oscilaci může dojít přes střední rovnovážný bod nebo mezi dvěma stavy. Kyvadlo je dobrým příkladem oscilačního pohybu. Oscilace jsou většinou sinusové. Střídavý proud je také dobrým příkladem oscilace. V jednoduchém kyvadle bob kmitá přes střední rovnovážný bod. V střídavém proudu elektrony oscilují uvnitř uzavřeného obvodu přes rovnovážný bod. Existují tři typy kmitů. Prvním typem jsou neztlumené kmity, ve kterých vnitřní energie kmitání zůstává konstantní. Druhým typem kmitů jsou tlumené kmity. V případě tlumených kmitů se vnitřní energie kmitání v průběhu času snižuje. Třetím typem jsou nucené oscilace. Při nucených oscilacích působí síla na kyvadlo v periodické variaci na kyvadlo.

Jednoduchý harmonický pohyb

Jednoduchý harmonický pohyb je definován jako pohyb ve tvaru a = - (ω²) x kde „a“ je zrychlení a „x“ je posun z rovnovážného bodu. Termín ω je konstanta. Jednoduchý harmonický pohyb vyžaduje vratnou sílu. Obnovovací sílou může být pružina, gravitační síla, magnetická síla nebo elektrická síla. Jednoduchá harmonická oscilace nebude emitovat žádnou energii. Celková mechanická energie systému je zachována. Pokud se ochrana nepoužije, jedná se o tlumený harmonický systém. Existuje mnoho důležitých aplikací jednoduchých harmonických kmitů. Kyvadlové hodiny jsou jedním z nejlepších dostupných jednoduchých harmonických systémů. Je možné prokázat, že doba oscilace nezávisí na hmotnosti kyvadla. Pokud pohyb ovlivní vnější faktory, jako je odpor vzduchu, nakonec se tlumí a zastaví. Skutečná životní situace je vždy tlumená oscilace. Dokonalý systém pružinové hmoty je také dobrým příkladem jednoduchého harmonického kmitání. Síla vytvořená pružností pružiny působí v tomto scénáři jako obnovovací síla. Jednoduchý harmonický pohyb lze také považovat za projekci kruhového pohybu s konstantní úhlovou rychlostí. V rovnovážném bodě se kinetická energie systému stává maximální a v bodě obratu se potenciální energie stává maximální a kinetická energie se stává nulou.