Simple Harmonic Motion vs Periodic Motion
Periodiske bevægelser og simple harmoniske bevægelser er to meget vigtige typer af bevægelser i studiet af fysik. En simpel harmonisk bevægelse er en god model til at forstå de komplekse periodiske bevægelser. Denne artikel vil forklare, hvad periodisk bevægelse og simpel harmonisk bevægelse er, deres anvendelser, ligheder og endelig deres forskelle.
Periodic Motion
En periodisk bevægelse kan betragtes som enhver bevægelse, der gentager sig selv i en fast tidsperiode. En planet, der kredser om solen, er en periodisk bevægelse. En satellit, der kredser om jorden, er en periodisk bevægelse, selv bevægelsen af et balancekuglesæt er en periodisk bevægelse. De fleste af de periodiske bevægelser, vi møder, er cirkulære eller halvcirkulære. En periodisk bevægelse har en frekvens. Hyppigheden betyder, hvor "hyppigt" hændelsen indtræffer. For nemheds skyld tager vi frekvensen som forekomsterne pr. sekund. Periodiske bevægelser kan enten være ensartede eller uensartede. En ensartet periodisk bevægelse kan have en ensartet vinkelhastighed. Funktioner såsom amplitudemodulation kan have dobbelte perioder. De er periodiske funktioner indkapslet i andre periodiske funktioner. Det omvendte af frekvensen af den periodiske bevægelse giver tiden for en periode. Simple harmoniske bevægelser og dæmpede harmoniske bevægelser er også periodiske bevægelser.
Simple Harmonic Motion
Den simple harmoniske bevægelse er defineret som en bevægelse i form af a=– (ω2) x, hvor "a" er accelerationen og "x" er forskydning fra ligevægtspunktet. Udtrykket ω er en konstant. En simpel harmonisk bevægelse kræver en genoprettelseskraft. Genopretningskraften kan være en fjeder, gravitationskraft, magnetisk kraft eller en elektrisk kraft. En simpel harmonisk svingning vil ikke udsende nogen energi. Systemets samlede mekaniske energi bevares. Hvis konserveringen ikke gælder, vil systemet være et dæmpet harmonisk system. Der er mange vigtige anvendelser af simple harmoniske svingninger. Et pendulur er et af de bedste simple harmoniske systemer, der findes. Det kan påvises, at svingningsperioden ikke afhænger af pendulets masse. Hvis eksterne faktorer som luftmodstand påvirker bevægelsen, vil den til sidst blive dæmpet og stoppe. En situation i det virkelige liv er altid en dæmpet svingning. Fjedermassesystemet er også et godt eksempel på den simple harmoniske svingning. Kraften skabt af fjederens elasticitet fungerer som genoprettelseskraften i dette scenarie. Den simple harmoniske bevægelse kan også opfattes som projektionen af en cirkulær bevægelse med en konstant vinkelhastighed. Ved ligevægtspunktet bliver systemets kinetiske energi et maksimum, og ved vendepunktet bliver den potentielle energi maksimal og kinetisk energi nul.
Hvad er forskellen mellem periodisk bevægelse og enkel harmonisk bevægelse?
• Simpel harmonisk bevægelse er et speci altilfælde af periodisk bevægelse.
• Simpel harmonisk bevægelse kræver en genopretningskraft, men der kan være periodiske bevægelser uden genoprettelseskræfter.
• En simpel harmonisk bevægelse bevarer sin samlede mekaniske energi, men et periodisk system behøver ikke nødvendigvis at gøre det.
