Ruch oscylacyjny

Ten artykuł jest napisany aby dać krótką i dobrą koncepcję dotyczącą ruchu oscylacyjnego, prostego ruchu harmonicznego(SHM) i kilka przykładów. W naszym codziennym życiu spotykamy się z różnymi rzeczami, w których widzimy te zjawiska, więc przejdźmy przez te tematy.

Ruch oscylacyjny może być określany jako powtarzający się ruch, w którym obiekt powtarza ten sam ruch w kółko. W przypadku braku tarcia, ruch oscylacyjny trwałby wiecznie; ale w rzeczywistym świecie, system w końcu osiąga równowagę. Ruch oscylacyjny można znaleźć w całym świecie fizycznym w różnych przypadkach, od oscylacji jądra uranu przed jego rozszczepieniem do cząsteczek dwutlenku węgla oscylujących we wszechświecie, absorbujących i przyczyniających się do globalnego ocieplenia. Budynki i mosty podlegają ruchowi oscylacyjnemu, czasami z katastrofalnymi skutkami. Nawet gwiazdy oscylują. Fale – od dźwięku, poprzez fale oceaniczne, aż po fale sejsmiczne w stałym gruncie – ostatecznie wiążą się z ruchem oscylacyjnym.

Na rys. 1.1 możemy zobaczyć dwie wielkości, które opisują ruch oscylacyjny; Amplituda to maksymalne przemieszczenie od stanu równowagi, a okres to czas potrzebny na powtórzenie się ruchu. Innym sposobem wyrażenia aspektów czasowych jest częstotliwość, czyli liczba cykli oscylacji w jednostce czasu. Częstotliwość f i okres T są komplementarnymi sposobami przekazywania tej samej informacji, a matematycznie są one odwrotne:

f=(1/T)

rys. 1.1

Częstotliwość jest mierzona w hercach (Hz), a jeden herc jest równy jednemu cyklowi oscylacji na sekundę.

Simple Harmonic Motion (SHM)

Gdy mówimy o fali, mamy Simple harmonic motion. Prosty ruch harmoniczny jest rodzajem ruchu oscylacyjnego. Prosty ruch harmoniczny ma trzy rzeczy, to w zasadzie robi: Ruch zawsze wraca do równowagi, podąża tą samą ścieżką i oscyluje wokół równowagi. SHM jest wynikiem tego, że siła lub moment obrotowy, który dąży do przywrócenia równowagi jest wprost proporcjonalny do przesunięcia od stanu równowagi jest wprost proporcjonalny do przesunięcia od stanu równowagi. Na rys. 1.2, masa m na sprężynie o stałej sprężystości k ma częstotliwość kątową:

ω=√(k/m),

gdzie k= stała sprężystości

m=masa obiektu

rys. 1.2 Masa przymocowana do sprężyny ulega SHM

Możemy znaleźć zastosowanie ruchu oscylacyjnego i SHM w różnych dziedzinach od prostego wahadła do sejsmiki, linek bungee do gumek, do tłumienia i wielu innych dziedzinach. Ruch oscylacyjny i SHM są wzajemnie powiązane i stanowią ważne tematy w dziedzinie fal i oscylacji.

.