Forskjell mellom oscillasjon, vibrasjon og enkel harmonisk bevegelse

Hovedforskjell - oscillasjon, vibrasjon og enkel harmonisk bevegelse

Oscillasjon, vibrasjon og enkel harmonisk bevegelse er termer som brukes til å beskrive gjentatte bevegelser. De hovedforskjell mellom oscillasjon, vibrasjon og enkel harmonisk bevegelse er det oscillasjon refererer til enhver gjentatt variasjon om en sentral verdi, mens begrepet vibrasjon refererer spesielt til mekaniske svingninger. Enkel harmonisk bevegelse refererer til tilfeller der et objekt oscillerer om en likevektsposisjon under en gjenopprettingsstyrke som er direkte proporsjonal med objektets forskyvning.

Hva er en oscillasjon

En svingning er en periodisk variasjon om en sentral verdi. For eksempel, hvis et barn svinger på en sving og hennes venn skyver henne hver gang svingen kommer mot henne, så kan barnets bevegelse betraktes som en "svingning". Men begrepet svingning er ikke et uttrykk som bare brukes til å beskrive mekaniske svingninger. For eksempel, neutrino oscillasjoner henviser til det faktum at nøytriner regelmessig forandrer smaken deres: de endres fra elektronnutrinoer til muon nøytriner, og deretter til tau nøytriner og tilbake igjen.

Hva er en vibrasjon

En vibrasjon er også en type svingning, men begrepet brukes til å merke mekanisk svingninger. Det er to typer mekaniske vibrasjoner: naturlig og tvunget. Hvis du litt forskyver en gjenstand som er fri til å bevege seg fra dens likevektsposisjon, begynner objektet å svinge om likevektspunktet. Her vil objektet oscillere ved en frekvens kjent som objektets naturlige frekvens. Dette er et eksempel på naturlig vibrasjon. EN tvang vibrasjon oppstår når en ekstern enhet tvinger objektet til å bevege seg ved en bestemt frekvens. I vårt eksempel på et barn på en swing, hvis hennes venn trakk svingen tilbake og la svingen bevege seg frem og tilbake alene, er det et eksempel på naturlig vibrasjon. Men hvis vennen presset swing hver gang den kom ned, er dette et eksempel på en tvungen vibrasjon.

Hva er en enkel harmonisk bevegelse

Enkel harmonisk bevegelse er en type oscillasjon av et objekt der det er en gjenopprettende kraft, direkte proporsjonal med forskyvning, som forsøker å få gjenstanden tilbake mot likevektsposisjonen. Følgelig er retningen til gjenopprettingsstyrken alltid motsatt til forskyvningsretningen på et gitt tidspunkt.

Det er mulig å beskrive enkel harmonisk bevegelse matematisk ved hjelp av trigonometriske funksjoner. Forskjevelsen av et objekt i enkel harmonisk bevegelse kan representeres matematisk ved hjelp av enten en sinus eller cosinus-funksjon. For eksempel, la oss ta forflytelsen til å være:

 

Hastigheten til objektet blir da gitt av:

Da blir akselerasjonen:

Nå kan vi plotte disse grafer for å se hvordan forskyvning, hastighet og akselerasjon varierer med tiden:

Hvordan forskyvning, hastighet og akselerasjon varierer med tiden i enkel harmonisk bevegelse.

Grafer viser at objektet er raskest når det passerer gjennom likevektsposisjonen. Fra våre tidligere ligninger kan vi se at denne maksimale hastigheten er , (hvor  er amplitude av forskyvning). Akselerasjonen er maksimalt når objektet er i ekstrem posisjon, og denne maksimale akselerasjonen er gitt av .

Forskjell mellom oscillasjon, vibrasjon og enkel harmonisk bevegelse

Svingning er en repetitiv endring i en mengde om en sentral verdi.

vibrasjon er en mekanisk svingning.

Enkel harmonisk bevegelse er en type bevegelse hvor en gjenopprettende kraft alltid virker på den oscillerende gjenstanden, som forsøker å bringe gjenstanden til senteret. Størrelsen på gjenopprettingsstyrken er alltid direkte proporsjonal med forskyvningen.