고조파 운동이란?

고조파 운동은 진자, 샘 또는 태양 주위의 행성 궤도와 같은 진동 또는 반복 시스템의 개념입니다. 고조파 운동을하는 시스템은 내부 에너지가 동일하게 유지되는 한 에너지와 운동량을 보존합니다. 실제 시스템에서, 즉 비 이상적인 에너지 손실은 분자와의 충돌로 인해 무한한 양이라도 마찰로 인해 발생합니다. 시스템이 진동 운동을 경험하려면 두 가지 주요 특성이 존재해야합니다 : 탄성 및 관성; 뉴턴의 첫 번째 법칙으로 인해 모든 물체에는 관성이 있습니다. 따라서 스프링과 같은 탄성의 근원이 존재해야합니다.

단순 고조파 시스템은 스프링 또는 스프링에 부착 된 추와 같은 다른 탄성 소스에 고정 된 하나 이상의 진동 물체를 포함합니다. 물체의 움직임은 정현파 패턴에서 속도를 변경합니다. 물체의 운동량을 제공하는 탄성력은 운동 중심으로부터의 거리에 따라 증가합니다. 물체가 멀어 질수록 탄성력이 더 커집니다. 물체의 움직임이 끝날 때, 힘은 물체가주기가 반복되는 진동 경로의 다른 쪽 끝으로 증가하는 속도로 뒤로 이동하게합니다. 간단한 고조파 운동은 개념을 설명하는 데 사용되지만 마찰을 고려하지는 않습니다.

이에 비해 댐핑 모션에는 시스템 속도를 늦추고 결국 평형에 도달하거나 움직임이없는 마찰 또는 기타 외부 힘이 포함됩니다. 시스템에 마찰이 많을수록 진동하는 물체가 더 빨리 평형에 도달합니다. 오버 댐핑은 평형 전에 몇 사이클의 진동 만 허용합니다. 크리티컬 댐핑은 자동차의 쇼크 업소버와 같은 평형으로 빠르게 복귀합니다. 언더 댐핑은 시간이 지남에 따라 진동을 감소시킵니다. 물과 같은 점성이 높은 매체는 더 많은 마찰을 일으 킵니다.

고조파 운동은 일상 생활에서 많은 응용 분야를 가지고 있습니다. 시계의 진자, 자동차의 서스펜션 시스템의 스프링 또는 엔진 플라이휠 회전과 같은 모든 유형의 진동 시스템에는 진동이 발생합니다. 예를 들어, 감쇠를 유발하는 마찰력을 알면 고조파 시스템에서 일정한 진동 속도를 유지하는 데 필요한 구동력을 계산할 수 있습니다. 음악 응용 프로그램도 있습니다. 예를 들어, 기타 줄의 길이를 아는 것은 구동력이 주어 졌을 때의 진동 속도를 계산하는 방법을 제공하며, 따라서 연주되는 음의 주파수를 제공합니다.