Oszcillációs mozgás

Ez a cikk azért íródott, hogy rövid és jó fogalmat adjon az oszcillációs mozgásról, az egyszerű harmonikus mozgásról(SHM)és néhány példáról. A mindennapi életünkben különböző dolgokkal találkozunk, amelyekben ezeket a jelenségeket látjuk, ezért nézzük át ezeket a témákat.

Az oszcillációs mozgást olyan ismétlődő mozgásnak nevezhetjük, amelyben egy tárgy újra és újra megismétli ugyanazt a mozgást. Súrlódás hiányában az oszcilláló mozgás örökké folytatódna; a valóságban azonban a rendszer végül egyensúlyba kerül. Az oszcilláló mozgás az egész fizikai világban megtalálható különböző esetekben, kezdve az uránmag oszcillációjától a hasadás előtt, egészen a világegyetemben oszcilláló szén-dioxid-molekulákig, amelyek elnyelik és hozzájárulnak a globális felmelegedéshez. Az épületek és hidak oszcillációs mozgást végeznek, néha katasztrofális eredményekkel. Még a csillagok is oszcillálnak. A hullámok – a hangtól kezdve az óceánok hullámain át a szilárd földben lévő szeizmikus hullámokig – végső soron oszcillációs mozgással járnak.

Az 1.1. ábrán két mennyiséget láthatunk, amelyek leírják az oszcillációs mozgást; az amplitúdó az egyensúlytól való maximális elmozdulás, az időtartam pedig az az idő, amely alatt a mozgás ismétlődik. Az időbeli szempontok másik kifejezési módja a frekvencia, vagyis az egységnyi időre jutó rezgésciklusok száma. Az f frekvencia és a T periódus egymást kiegészítő módjai ugyanannak az információnak, és matematikailag inverzek:

f=(1/T)

1. ábra.1

A frekvenciát hertzben (Hz) mérjük, és egy hertz másodpercenként egy rezgési ciklusnak felel meg.

Simple Harmonic Motion (SHM)

Ha hullámról beszélünk, akkor egyszerű harmonikus mozgásról beszélünk. Az egyszerű harmonikus mozgás egyfajta oszcillációs mozgás. Az egyszerű harmonikus mozgás alapvetően három dologgal rendelkezik: A mozgás mindig visszatér az egyensúlyi állapotba, ugyanazt az utat követi, és az egyensúlyi állapot körül oszcillál. SHM akkor keletkezik, ha az egyensúly helyreállítására törekvő erő vagy nyomaték egyenesen arányos az egyensúlytól való elmozdulással egyenesen arányos az egyensúlytól való elmozdulással. Az 1.2. ábrán egy k rugóállandójú rugón lévő m tömeg szögfrekvenciája:

ω=√(k/m),

ahol k= rugóállandó

m=tárgy tömege

1. ábra.2 A rugóhoz rögzített tömeg SHM-et végez

A rezgőmozgás és az SHM felhasználását különböző területeken találjuk az egyszerű ingától a szeizmoszkópig, a bungee-zsinórtól a gumiszalagig, a csillapításhoz és sok más területen. Az oszcillációs mozgás és az SHM mindkettő összefügg egymással, és fontos témák a hullámok és az oszcilláció területén.