Ταλάντωση εναντίον Απλή Αρμονική Κίνηση
Οι ταλαντώσεις και η απλή αρμονική κίνηση είναι δύο περιοδικές κινήσεις που συζητούνται στη φυσική. Οι έννοιες των ταλαντώσεων και της απλής αρμονικής κίνησης χρησιμοποιούνται ευρέως σε πεδία όπως η μηχανική, η δυναμική, οι τροχιακές κινήσεις, η μηχανολογία, τα κύματα και οι δονήσεις και διάφορα άλλα πεδία. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σωστή κατανόηση αυτών των εννοιών προκειμένου να διαπρέψετε σε τέτοιους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι ταλαντώσεις και απλές αρμονικές κινήσεις, τους ορισμούς της ταλάντωσης και της απλής αρμονικής κίνησης, τις εφαρμογές τους, μερικά παραδείγματα για απλές αρμονικές κινήσεις και ταλαντώσεις, τις ομοιότητές τους και τέλος τη διαφορά μεταξύ ταλάντωσης και απλής αρμονικής κίνηση.
ταλάντωση
Οι ταλαντώσεις είναι ένας τύπος περιοδικής κίνησης. Μια ταλάντωση ορίζεται συνήθως ως μια επαναλαμβανόμενη παραλλαγή με την πάροδο του χρόνου. Η ταλάντωση μπορεί να συμβεί σε ένα μεσαίο σημείο ισορροπίας ή μεταξύ δύο καταστάσεων. Ένα εκκρεμές είναι ένα καλό παράδειγμα για μια ταλαντευόμενη κίνηση. Οι ταλαντώσεις είναι ως επί το πλείστον ημιτονοειδείς. Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα είναι επίσης ένα καλό παράδειγμα ταλάντωσης. Στο απλό εκκρεμές, το bob ταλαντώνεται πάνω από το μεσαίο σημείο ισορροπίας. Σε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα, τα ηλεκτρόνια ταλαντώνονται μέσα στο κλειστό κύκλωμα σε ένα σημείο ισορροπίας. Υπάρχουν τρεις τύποι ταλαντώσεων. Ο πρώτος τύπος είναι οι μη αποσβεσμένες ταλαντώσεις στις οποίες η εσωτερική ενέργεια της ταλάντωσης παραμένει σταθερή. Ο δεύτερος τύπος ταλαντώσεων είναι οι αποσβεσμένες ταλαντώσεις. Στην περίπτωση των αποσβεσμένων ταλαντώσεων, η εσωτερική ενέργεια της ταλάντωσης μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Ο τρίτος τύπος είναι οι εξαναγκασμένες ταλαντώσεις. Στις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις, ασκείται δύναμη στο εκκρεμές σε περιοδική μεταβολή του εκκρεμούς.
Απλή αρμονική κίνηση
Η απλή αρμονική κίνηση ορίζεται ως μια κίνηση που έχει τη μορφή a=– (ω2) x όπου "a" είναι η επιτάχυνση και "x" η μετατόπιση από το σημείο ισορροπίας. Ο όρος ω είναι σταθερά. Μια απλή αρμονική κίνηση απαιτεί δύναμη επαναφοράς. Η δύναμη επαναφοράς μπορεί να είναι ελατήριο, βαρυτική δύναμη, μαγνητική δύναμη ή ηλεκτρική δύναμη. Μια απλή αρμονική ταλάντωση δεν εκπέμπει ενέργεια. Η συνολική μηχανική ενέργεια του συστήματος διατηρείται. Εάν η διατήρηση δεν ισχύει, το σύστημα θα είναι ένα αποσβεσμένο αρμονικό σύστημα. Υπάρχουν πολλές σημαντικές εφαρμογές απλών αρμονικών ταλαντώσεων. Ένα ρολόι με εκκρεμές είναι ένα από τα καλύτερα απλά αρμονικά συστήματα που υπάρχουν. Μπορεί να φανεί ότι η περίοδος της ταλάντωσης δεν εξαρτάται από τη μάζα του εκκρεμούς. Εάν εξωτερικοί παράγοντες όπως η αντίσταση του αέρα επηρεάσουν την κίνηση, τελικά θα αμβλυνθεί και θα σταματήσει. Μια πραγματική κατάσταση ζωής είναι πάντα μια αποσβεσμένη ταλάντωση. Ένα τέλειο σύστημα μάζας ελατηρίου είναι επίσης ένα καλό παράδειγμα για την απλή αρμονική ταλάντωση. Η δύναμη που δημιουργείται από την ελαστικότητα του ελατηρίου λειτουργεί ως δύναμη επαναφοράς σε αυτό το σενάριο. Η απλή αρμονική κίνηση μπορεί επίσης να ληφθεί ως η προβολή μιας κυκλικής κίνησης με σταθερή γωνιακή ταχύτητα. Στο σημείο ισορροπίας, η κινητική ενέργεια του συστήματος γίνεται μέγιστη, και στο σημείο καμπής, η δυναμική ενέργεια γίνεται μέγιστη και η κινητική ενέργεια γίνεται μηδέν.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της απλής αρμονικής κίνησης και της ταλάντωσης;
• Η απλή αρμονική κίνηση είναι μια ειδική περίπτωση ταλαντώσεων.
• Μια απλή αρμονική κίνηση είναι δυνατή μόνο στη θεωρία, αλλά οι ταλαντώσεις είναι δυνατές σε οποιαδήποτε κατάσταση.
• Η συνολική ενέργεια της απλής αρμονικής κίνησης είναι σταθερή ενώ η συνολική ενέργεια μιας ταλάντωσης, γενικά, δεν χρειάζεται να είναι σταθερή.
