نوسان در مقابل حرکت هارمونیک ساده
نوسانات و حرکت هارمونیک ساده دو حرکت تناوبی هستند که در فیزیک مورد بحث قرار می گیرند. مفاهیم نوسانات و حرکت هارمونیک ساده به طور گسترده در زمینه هایی مانند مکانیک، دینامیک، حرکات مداری، مهندسی مکانیک، امواج و ارتعاشات و زمینه های مختلف دیگر استفاده می شود. داشتن درک صحیح در این مفاهیم برای برتری در چنین زمینه‌هایی حیاتی است. در این مقاله قصد داریم به چیستی نوسانات و حرکات هارمونیک ساده، تعاریف نوسان و حرکت هارمونیک ساده، کاربرد آنها، چند مثال برای حرکات و نوسانات هارمونیک ساده، شباهت های آنها و در نهایت تفاوت نوسان و هارمونیک ساده بپردازیم. حرکت - جنبش.
نوسان
نوسانات نوعی حرکت تناوبی هستند. یک نوسان معمولاً به عنوان یک تغییر تکراری در طول زمان تعریف می شود. نوسان می تواند در یک نقطه تعادل میانی یا بین دو حالت رخ دهد. آونگ مثال خوبی برای حرکت نوسانی است. نوسانات بیشتر سینوسی هستند. جریان متناوب نیز مثال خوبی برای نوسان است. در آونگ ساده، باب بر روی نقطه تعادل میانی در نوسان است. در یک جریان متناوب، الکترون ها در داخل مدار بسته بر روی یک نقطه تعادل نوسان می کنند. سه نوع نوسان وجود دارد. نوع اول نوسانات بدون میرا هستند که در آن انرژی داخلی نوسان ثابت می ماند. نوع دوم نوسانات نوسانات میرایی است. در مورد نوسانات میرا، انرژی داخلی نوسان با گذشت زمان کاهش می یابد. نوع سوم نوسانات اجباری است. در نوسانات اجباری، نیرویی بر روی آونگ با تغییرات تناوبی به پاندول وارد می شود.
حرکت هارمونیک ساده
حرکت هارمونیک ساده به صورت حرکتی به شکل a=– (ω2) x تعریف می شود که در آن "a" شتاب و "x" جابجایی است. از نقطه تعادل عبارت ω یک ثابت است. یک حرکت هارمونیک ساده نیاز به نیروی بازگردانی دارد. نیروی بازیابی می تواند یک فنر، نیروی گرانش، نیروی مغناطیسی یا نیروی الکتریکی باشد. یک نوسان هارمونیک ساده هیچ انرژی ساطع نمی کند. کل انرژی مکانیکی سیستم حفظ می شود. اگر حفاظت اعمال نشود، سیستم یک سیستم هارمونیک میرایی خواهد بود. کاربردهای مهم بسیاری از نوسانات هارمونیک ساده وجود دارد. ساعت آونگی یکی از بهترین سیستم های هارمونیک ساده موجود است. می توان نشان داد که دوره نوسان به جرم آونگ بستگی ندارد. اگر عوامل خارجی مانند مقاومت هوا بر حرکت تأثیر بگذارد، در نهایت کاهش می یابد و متوقف می شود. یک موقعیت زندگی واقعی همیشه یک نوسان میرا است.یک سیستم جرم فنری کامل نیز مثال خوبی برای نوسانات هارمونیک ساده است. نیروی ایجاد شده توسط کشش فنر به عنوان نیروی بازگرداننده در این سناریو عمل می کند. حرکت هارمونیک ساده را نیز می توان به عنوان طرح ریزی یک حرکت دایره ای با سرعت زاویه ای ثابت در نظر گرفت. در نقطه تعادل، انرژی جنبشی سیستم به حداکثر و در نقطه عطف، انرژی پتانسیل به حداکثر و انرژی جنبشی صفر می شود.
تفاوت بین حرکت هارمونیک ساده و نوسان چیست؟
• حرکت هارمونیک ساده یک مورد خاص از نوسانات است.
• یک حرکت هارمونیک ساده فقط در تئوری امکان پذیر است، اما نوسانات در هر شرایطی ممکن است.
• انرژی کل حرکت هارمونیک ساده ثابت است در حالی که انرژی کل یک نوسان، به طور کلی، نباید ثابت باشد.
