Hva er harmonisk bevegelse?

Harmonisk bevegelse er begrepet en oscillerende, eller gjentatt system som en pendel, en vår eller bane for en planet rundt solen. Systemer som er i harmonisk bevegelse sparer energi og fart så lenge den indre energien forblir den samme. I et faktisk system oppstår energitap på grunn av friksjon selv i uendelige mengder på grunn av kollisjon med molekyler. To hovedkvaliteter må eksistere for at et system skal oppleve oscillerende bevegelse: elastisitet og treghet; På grunn av Newtons første lov har alle objekter treghet. Derfor må en kilde til elastisitet eksistere, for eksempel en fjær.

Et enkelt harmonisk system inkluderer ett eller flere svingende objekter som er festet til en fjær eller annen elastisk kilde, for eksempel en vekt festet til en fjær. Bevegelsen til objektet endrer hastigheten i et sinusformet mønster. Den elastiske kraften som gir gjenstandens momentum øker med avstanden fra bevegelsessenteret; Jo lenger borte objektet er, jo mer elastiC -kraft utøves. Når objektet kommer til slutten av bevegelsen, får kraften den til å bevege seg bakover med økende hastighet til den andre enden av den oscillerende banen der syklusen gjentar seg. Enkel harmonisk bevegelse brukes til å illustrere konseptet, men tar ikke hensyn til friksjon.

Demplet bevegelse inkluderer til sammenligning friksjon eller andre krefter utenfor som vil bremse systemet og til slutt føre til at det når likevekt, eller ingen bevegelse. Jo mer friksjon det er i et system, jo ​​raskere vil et svingende objekt nå likevekten. Overdemping tillater bare noen få svingningssykluser før likevekt; Kritisk demping skaper en rask retur til likevekt, for eksempel en støtdemper i en bil; og underdamping får svingningen til å avta over tid. Et mer tyktflytende medium som vann skaper mer friksjon.

Harmonisk bevegelse har mange applikasjoner i det daglige livet. ENNY -type oscillerende system - enten det er en klokkes pendel, en fjær fra en bils fjæringssystem eller sving av en motors svinghjul - gjennomgår en form for dempet svingning. For eksempel å kjenne friksjonskraften som forårsaker demping tillater beregning av drivkraften som er nødvendig for å opprettholde en konstant svingningshastighet i et harmonisk system. Det er også musikalske applikasjoner; Å kjenne lengden på en gitarstreng, for eksempel, gir en metode for å beregne svingningshastigheten når den får en pådriver, og derfor frekvensen av lappen som spilles.