Mișcare armonică simplă versus mișcare periodică
Mișcările periodice și mișcările armonice simple sunt două tipuri foarte importante de mișcări în studiul fizicii. O mișcare armonică simplă este un model bun pentru a înțelege mișcările periodice complexe. Acest articol va explica ce sunt mișcarea periodică și mișcarea armonică simplă, aplicațiile, asemănările și, în final, diferențele lor.
Mișcare periodică
O mișcare periodică poate fi considerată ca orice mișcare care se repetă într-o perioadă de timp fixă. O planetă care se învârte în jurul Soarelui este o mișcare periodică. Un satelit care orbitează în jurul Pământului este o mișcare periodică, chiar și mișcarea unei bile de echilibru este o mișcare periodică. Majoritatea mișcărilor periodice pe care le întâlnim sunt circulare sau semicirculare. O mișcare periodică are o frecvență. Frecvența înseamnă cât de „frecvent” are loc evenimentul. Pentru simplitate, luăm frecvența ca apariții pe secundă. Mișcările periodice pot fi fie uniforme, fie neuniforme. O mișcare periodică uniformă poate avea o viteză unghiulară uniformă. Funcții precum modularea în amplitudine pot avea perioade duble. Sunt funcții periodice încapsulate în alte funcții periodice. Inversaul frecvenței mișcării periodice dă timpul pentru o perioadă. Mișcările armonice simple și mișcările armonice amortizate sunt, de asemenea, mișcări periodice.
Mișcare armonică simplă
Mișcarea armonică simplă este definită ca o mișcare sub forma a=– (ω2) x, unde „a” este accelerația și „x” este deplasare de la punctul de echilibru. Termenul ω este o constantă. O mișcare armonică simplă necesită o forță de restabilire. Forța de restabilire poate fi un arc, forță gravitațională, forță magnetică sau o forță electrică. O simplă oscilație armonică nu va emite nicio energie. Energia mecanică totală a sistemului este conservată. Dacă conservarea nu se aplică, sistemul va fi un sistem armonic amortizat. Există multe aplicații importante ale oscilațiilor armonice simple. Un ceas cu pendul este unul dintre cele mai bune sisteme armonice simple disponibile. Se poate arăta că perioada oscilației nu depinde de masa pendulului. Dacă factorii externi, cum ar fi rezistența aerului, afectează mișcarea, aceasta va fi în cele din urmă amortizată și se va opri. O situație din viața reală este întotdeauna o oscilație amortizată. Sistemul de masă cu arc este, de asemenea, un bun exemplu pentru oscilația armonică simplă. Forța creată de elasticitatea arcului acționează ca forță de restabilire în acest scenariu. Mișcarea armonică simplă poate fi luată și ca proiecția unei mișcări circulare cu o viteză unghiulară constantă. La punctul de echilibru, energia cinetică a sistemului devine maximă, iar la punctul de cotitură, energia potențială devine maximă, iar energia cinetică devine zero.
Care este diferența dintre mișcarea periodică și mișcarea armonică simplă?
• Mișcarea armonică simplă este un caz special de mișcare periodică.
• Mișcarea armonică simplă necesită o forță de restabilire, dar pot exista mișcări periodice, fără forțe de restabilire.
• O mișcare armonică simplă își păstrează energia mecanică totală, dar un sistem periodic nu trebuie neapărat să facă acest lucru.
