Rozdiel medzi jednoduchým harmonickým pohybom a periodickým pohybom

Jednoduchý harmonický pohyb vs periodický pohyb

Periodické pohyby a jednoduché harmonické pohyby sú dva veľmi dôležité typy pohybov pri štúdiu fyziky. Jednoduchý harmonický pohyb je dobrým modelom na pochopenie zložitých periodických pohybov. Tento článok vysvetlí, čo je periodický a jednoduchý harmonický pohyb, ich aplikácie, podobnosti a nakoniec ich rozdiely.

Periodický pohyb

Za periodický pohyb sa môže považovať akýkoľvek pohyb, ktorý sa opakuje v stanovenom časovom období. Planéta otáčajúca sa okolo Slnka je periodický pohyb. Satelit obiehajúci okolo Zeme je periodický pohyb, dokonca aj pohyb vyváženej guľovej súpravy je periodický pohyb. Väčšina periodických pohybov, s ktorými sa stretávame, sú kruhové alebo polkruhové. Periodický pohyb má frekvenciu. Frekvencia znamená, ako často sa udalosť vyskytuje. Kvôli jednoduchosti berieme frekvenciu ako výskyt za sekundu. Periodické pohyby môžu byť jednotné alebo nerovnomerné. Rovnomerný periodický pohyb môže mať rovnomernú uhlovú rýchlosť. Funkcie ako amplitúdová modulácia môžu mať dvojnásobné periódy. Sú to periodické funkcie zapuzdrené do iných periodických funkcií. Inverzia frekvencie periodického pohybu dáva čas na periódu. Jednoduché harmonické pohyby a tlmené harmonické pohyby sú tiež periodické pohyby.

Jednoduchý harmonický pohyb

Jednoduchý harmonický pohyb je definovaný ako pohyb vo forme a = - (ω²) x, kde „a“ je zrýchlenie a „x“ je posun od rovnovážneho bodu. Pojem ω je konštanta. Jednoduchý harmonický pohyb vyžaduje obnovovaciu silu. Obnovovacia sila môže byť pružina, gravitačná sila, magnetická sila alebo elektrická sila. Jednoduchá harmonická oscilácia nebude vyžarovať žiadnu energiu. Celková mechanická energia systému je zachovaná. Ak sa ochrana neuplatňuje, bude to systém tlmený harmonický. Existuje mnoho dôležitých aplikácií jednoduchých harmonických kmitov. Kyvadlové hodiny sú jedným z najlepších dostupných harmonických systémov. Je možné preukázať, že perióda kmitania nezávisí od hmotnosti kyvadla. Ak pohyb ovplyvňujú vonkajšie faktory, ako napríklad odpor vzduchu, bude nakoniec tlmený a zastaví sa. Reálna situácia je vždy tlmená oscilácia. Systém pružinovej hmoty je tiež dobrým príkladom jednoduchého harmonického kmitania. Sila vytvorená pružnosťou pružiny pôsobí v tomto scenári ako obnovovacia sila. Jednoduchý harmonický pohyb možno tiež považovať za priemet kruhového pohybu s konštantnou uhlovou rýchlosťou. V rovnovážnom bode sa kinetická energia systému stáva maximálnou a v bode obratu sa potenciálna energia stáva maximálnou a kinetická energia sa stáva nulovou.