고조파 발진기 란?
고조파 발진기는 Hooke의 법칙에 따라 작동하는 물리 시스템입니다. 이 규칙은 탄성 거동을 설명하고 스프링 또는 기타 탄성 물체에 가해지는 힘의 양이 변위에 비례한다고 명시합니다. 탄성 물체에서 힘이 제거되면 고조파 발진기 시스템이 원래 위치로 돌아갑니다.
물리학 과정에서 스프링에 의해 벽에 부착 된 블록의 간단한 예는 종종 고조파 진동의 개념을 설명하는 데 사용됩니다. 블록이 미끄러지는 표면은 마찰이없는 것으로 가정합니다. 시스템이 동작 할 때 방정식 ω 0 = 2πf 0을 따르며, 이는 스프링 상수 (k)의 제곱근과 블록의 질량 (m)으로 나눈 값과 같습니다.
ω 0 은 초당 라디안 단위를 갖는 각속도이고 f 0 은 고유 주파수를 나타내는 고유 주파수입니다. 블록의주기 (한 번의 완전한 모션 사이클을 거치는 데 걸리는 시간)는 f 0 으로 나눈 것과 같습니다. 스프링 상수는 스프링의 강성을 나타내며 각 스프링에 고유합니다. 길이 당 힘 단위 (예 : 미터당 뉴턴)가 있습니다.
이 간단한 예를 댐핑되지 않은 고조파 발진기 (undamped harmonic oscillator)라고하며, 블록이 마찰없는 표면을 따라 움직이므로 동일한 주파수에서 영원히 계속 움직일 것이라고 이론화합니다. 그러나 실제로는 이러한 상황이 발생하지 않습니다. 마찰이있는 실제 시스템을 댐핑 시스템이라고합니다.이 시스템에서 블록의 움직임이 느려지고 스프링의 변위가 짧아지며 시스템이 결국 정지합니다.
고조파 발진기 시스템이 과도하게 감쇠되거나 댐핑되거나 심하게 감쇠 될 수 있습니다. 미분 방정식은 감쇠 시스템의 운동을 설명하므로 해가 매우 복잡 할 수 있습니다. 그러나 각 유형의 감쇠 시스템에는 고유 한 유형의 동작이 있지만 쉽게 알아볼 수 있습니다.
오버 댐핑 된 시스템에서 블록은 진동하지 않습니다. 힘이 가해지고 스프링이 움직이지 않으면 서서히 원래 위치로 돌아갑니다. 블록은 댐핑 된 시스템에서 꽤 오랫동안 진동 할 수 있으며, 시스템이 정지 할 때까지 스프링이 연속 진동 할 때마다 스프링 길이가 줄어 듭니다. 댐핑 된 시스템은 댐핑 된 시스템과 거의 같은 방식으로 작동하지만 최대한 빨리 원래 위치로 돌아가도록 설계되었습니다.
양자 고조파 발진기는 두 분자가 서로 상호 작용하는 방식을 설명합니다. 그들은 봄의 덩어리와 비슷한 방식으로 앞뒤로 진동합니다. 스프링 상수 대신, 양자 고조파 발진기의 방정식은 두 분자 사이의 결합 강도를 나타내는 결합력 상수를 사용합니다. 각속도와 주파수의 관계는 동일합니다.