Was ist harmonische Bewegung?

Harmonische Bewegung ist das Konzept eines oszillierenden oder wiederholenden Systems wie einem Pendel, einer Feder oder der Umlaufbahn eines Planeten um die Sonne. Systeme, die in harmonischer Bewegung sind, erhalten Energie und Impuls, solange die innere Energie gleich ist. In einem tatsächlichen System, d. H. Nicht-idealer, tritt der Energieverlust aufgrund von Reibung auch in unendlichen Mengen aufgrund von Kollision mit Molekülen auf. Es müssen zwei Hauptqualitäten vorhanden sein, damit ein System eine Schwingungsbewegung erlebt: Elastizität und Trägheit; Aufgrund des ersten Gesetzes von Newton haben alle Objekte Trägheit. Daher muss eine Elastizitätsquelle vorhanden sein, wie z. B. eine Feder.

Ein einfaches harmonisches System enthält ein oder mehrere oszillierende Objekte, die an einer Feder oder einer anderen elastischen Quelle festgelegt sind, z. B. ein Gewicht, das an einer Feder verbunden ist. Die Bewegung des Objekts verändert die Geschwindigkeit in einem sinusförmigen Muster. Die elastische Kraft, die den Objektimpuls liefert, nimmt mit dem Abstand vom Bewegungszentrum zu; Je weiter das Objekt entfernt ist, desto mehr ElastiC -Kraft wird ausgeübt. Wenn das Objekt am Ende seiner Bewegung kommt, bewegt sich die Kraft mit zunehmender Geschwindigkeit nach rückwärts zum anderen Ende des oszillierenden Pfades, auf dem sich der Zyklus wiederholt. Eine einfache harmonische Bewegung wird verwendet, um das Konzept zu veranschaulichen, berücksichtigt jedoch keine Reibung.

angefeilte Bewegung beinhaltet im Vergleich dazu, dass Reibung oder andere äußere Kräfte, die das System verlangsamen und schließlich dazu führen, dass das Gleichgewicht oder keine Bewegung erreicht wird. Je mehr Reibung in einem System ist, desto schneller wird ein oszillierendes Objekt das Gleichgewicht. Überdämpfung ermöglicht nur wenige Schwingungszyklen vor dem Gleichgewicht. Eine kritische Dämpfung führt zu einer schnellen Rückkehr zum Gleichgewicht, wie z. B. einen Stoßdämpfer in einem Auto; und Unterdämpfung führt dazu, dass die Schwingung im Laufe der Zeit abnimmt. Ein viskoser Medium wie Wasser erzeugt mehr Reibung.

Harmonische Bewegung hat viele Anwendungen im täglichen Leben. ANY -Art des oszillierenden Systems - ob das Pendel einer Uhr, eine Feder aus dem Fahrwerkssystem eines Autos oder das Schwungrad eines Motors - eine Form einer gedämpften Oszillation unterzogen. Zum Beispiel ermöglicht das Kennen der Reibungskraft, die die Dämpfung verursacht, die Berechnung der Antriebskraft, die erforderlich ist, um eine konstante Schwingungsrate in einem harmonischen System aufrechtzuerhalten. Es gibt auch musikalische Anwendungen; Wenn Sie beispielsweise die Länge einer Gitarrenschnur kennen