Rozdíl mezi jednoduchým harmonickým pohybem a periodickým pohybem

Jednoduchý harmonický pohyb vs periodický pohyb

Periodické pohyby a jednoduché harmonické pohyby jsou dva velmi důležité typy pohybů ve studiu fyziky. Jednoduchý harmonický pohyb je dobrým modelem pro pochopení složitých periodických pohybů. Tento článek vysvětlí, co je to periodický a jednoduchý harmonický pohyb, jejich aplikace, podobnosti a nakonec jejich rozdíly.

Periodický pohyb

Za periodický pohyb lze považovat jakýkoli pohyb, který se opakuje v pevném časovém období. Planeta točící se kolem Slunce je periodický pohyb. Satelit obíhající kolem Země je periodický pohyb, i pohyb vyvážené koule je periodický pohyb. Většina periodických pohybů, se kterými se setkáváme, jsou kruhové nebo půlkruhové. Periodický pohyb má frekvenci. Frekvence znamená, jak „událost“ nastává. Pro jednoduchost bereme frekvenci jako výskyt za sekundu. Periodické pohyby mohou být jednotné nebo nerovnoměrné. Rovnoměrný periodický pohyb může mít jednotnou úhlovou rychlost. Funkce, jako je amplitudová modulace, mohou mít dvojí periody. Jsou to periodické funkce zapouzdřené do jiných periodických funkcí. Inverze frekvence periodického pohybu dává čas na období. Jednoduché harmonické pohyby a tlumené harmonické pohyby jsou také periodické pohyby.

Jednoduchý harmonický pohyb

Jednoduchý harmonický pohyb je definován jako pohyb ve tvaru a = - (ω²) x, kde „a“ je zrychlení a „x“ je posun od 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 na pohyb působí vnější faktory, jako je odpor vzduchu, bude nakonec tlumen a zastaví se. Reálná situace je vždy tlumená oscilace. 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.