Oscillatorisk bevægelse

Denne artikel er skrevet for at give et kort og godt begreb om Oscillatorisk bevægelse, Simple harmonisk bevægelse (SHM) og nogle få eksempler. I vores hverdag støder vi på forskellige ting, hvor vi ser disse fænomener finde sted, så lad os gennemgå disse emner.

Oscillatorisk bevægelse kan betegnes som den gentagne bevægelse, hvor et objekt gentager den samme bevægelse igen og igen. I fravær af friktion ville den oscillerende bevægelse fortsætte for evigt; men i den virkelige verden sætter systemet sig til sidst i ligevægt til sidst. Oscillatorisk bevægelse kan findes i hele den fysiske verden i forskellige tilfælde, lige fra urankernens svingning, før den spaltes, til kuldioxidmolekylerne, der svinger i universet, absorberer og bidrager til den globale opvarmning. Bygninger og broer gennemgår svingende bevægelser, nogle gange med katastrofale resultater. Selv stjerner oscillerer. Bølger – fra lyd til havbølger til seismiske bølger i den faste jord – indebærer i sidste ende en oscillerende bevægelse.

Her i fig. 1.1 kan vi se to størrelser, der beskriver den oscillerende bevægelse; Amplitude er den maksimale forskydning fra ligevægt, og periode er den tid, det tager for bevægelsen at gentage sig selv. Den anden måde at udtrykke tidsaspekterne på er frekvens, eller antal svingningscyklusser pr. tidsenhed. Frekvens f og periode T er komplementære måder at formidle den samme information på, og matematisk set er de omvendt:

f=(1/T)

fig. 1.1

Frekvens måles i hertz (Hz), og én hertz er lig med én svingningscyklus pr. sekund.

Simple Harmonic Motion (SHM)

Når vi taler om bølge, har vi Simple harmonisk bevægelse. Simpel harmonisk bevægelse er en type svingende bevægelse. En simpel harmonisk bevægelse har tre ting, det gør den grundlæggende: Bevægelsen går altid tilbage til ligevægt, følger den samme bane og svinger omkring ligevægten. SHM opstår, når den kraft eller det moment, der har tendens til at genoprette ligevægten, er direkte proportional med forskydningen fra ligevægten er direkte proportional med forskydningen fra ligevægten. I fig. 1.2 har en masse m på en fjeder med fjederkonstanten k en vinkelfrekvens:

ω=√(k/m),

hvor k= fjederkonstant

m=massen af et objekt

fig. 1.2 En masse, der er fastgjort til en fjeder, undergår SHM

Vi kan finde anvendelse af svingende bevægelse og SHM på forskellige områder lige fra et simpelt pendul til seismoskoper, bungee-snore til elastikbånd, til dæmpning og mange andre områder. Både oscillerende bevægelse og SHM er indbyrdes relateret og er vigtige emner inden for bølger og svingninger.