Jednostavno harmonično gibanje naspram periodičnog gibanja
Periodička gibanja i jednostavna harmonijska gibanja dvije su vrlo važne vrste gibanja u proučavanju fizike. Jednostavno harmonično gibanje dobar je model za razumijevanje složenih periodičnih gibanja. Ovaj će članak objasniti što su periodično gibanje i jednostavno harmonično gibanje, njihove primjene, sličnosti i konačno njihove razlike.
Periodičko kretanje
Periodično gibanje može se smatrati bilo kojim gibanjem koje se ponavlja u određenom vremenskom razdoblju. Planet koji se okreće oko Sunca je periodično gibanje. Satelit koji kruži oko Zemlje je periodično gibanje, čak je i kretanje kugle za ravnotežu periodično gibanje. Većina periodičnih gibanja s kojima se susrećemo su kružna ili polukružna. Periodično gibanje ima frekvenciju. Učestalost znači koliko se "često" događaj događa. Radi jednostavnosti, frekvenciju uzimamo kao pojavljivanja u sekundi. Periodična gibanja mogu biti jednolika ili nejednolika. Jednoliko periodično gibanje može imati jednoliku kutnu brzinu. Funkcije kao što je amplitudna modulacija mogu imati dvostruke periode. To su periodičke funkcije uklopljene u druge periodičke funkcije. Inverzna vrijednost frekvencije periodičkog gibanja daje vrijeme za period. Jednostavna harmonijska gibanja i prigušena harmonijska gibanja također su periodična gibanja.
Jednostavno harmonično gibanje
Jednostavno harmonično gibanje definirano je kao gibanje u obliku a=– (ω2) x, gdje je "a" ubrzanje, a "x" je pomak od ravnotežne točke. Član ω je konstanta. Jednostavno harmonično gibanje zahtijeva povratnu silu. Povratna sila može biti opruga, gravitacijska sila, magnetska sila ili električna sila. Jednostavna harmonijska oscilacija neće emitirati nikakvu energiju. Ukupna mehanička energija sustava je očuvana. Ako se očuvanje ne primjenjuje, sustav će biti prigušeni harmonijski sustav. Postoje mnoge važne primjene jednostavnih harmonijskih oscilacija. Sat s njihalom jedan je od najboljih dostupnih jednostavnih harmonijskih sustava. Može se pokazati da period titranja ne ovisi o masi njihala. Ako vanjski čimbenici poput otpora zraka utječu na kretanje, ono će na kraju biti prigušeno i prestat će. Situacija u stvarnom životu uvijek je prigušena oscilacija. Sustav opružne mase također je dobar primjer za jednostavno harmonično titranje. Sila stvorena elastičnošću opruge djeluje kao povratna sila u ovom scenariju. Jednostavno harmonično gibanje također se može uzeti kao projekcija kružnog gibanja s konstantnom kutnom brzinom. U točki ravnoteže kinetička energija sustava postaje maksimalna, au točki prekretnice potencijalna energija postaje maksimalna, a kinetička energija postaje nula.
Koja je razlika između periodičkog gibanja i jednostavnog harmonijskog gibanja?
• Jednostavno harmonično gibanje poseban je slučaj periodičkog gibanja.
• Jednostavno harmonično gibanje zahtijeva povratnu silu, ali mogu postojati periodična gibanja bez povratnih sila.
• Jednostavno harmonično gibanje čuva svoju ukupnu mehaničku energiju, ali periodni sustav to ne mora nužno činiti.
