Erinevus võnke ja lihtsa harmoonilise liikumise vahel

Võnkumine vs lihtne harmooniline liigutus

Ostsillatsioonid ja lihtne harmooniline liikumine on kaks perioodilist füüsikas käsitletavat liikumist. Võnkumiste ja lihtsa harmoonilise liikumise mõisteid kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu mehaanika, dünaamika, orbitaalliigutused, masinaehitus, lained ja vibratsioon ning paljud muud väljad. Nendes valdkondades silma paistmiseks on ülioluline omada neid mõisteid õigesti. Selles artiklis käsitleme, millised on võnkumised ja lihtsad harmoonilised liikumised, võnke ja lihtsa harmoonilise liikumise määratlused, nende rakendused, mõned näited lihtsate harmooniliste liikumiste ja võnkumiste kohta, nende sarnasused ja lõpuks erinevus võnke ja lihtsa harmoonilise vahel liikumine.

Võnkumine

Ostsillatsioonid on teatud perioodiliste liikumiste liik. Võnkumist määratletakse tavaliselt aja jooksul korduva variatsioonina. Võnkumine võib toimuda keskmises tasakaalupunktis või kahe oleku vahel. Pendel on hea näide võnkuva liikumise jaoks. Võnkumised on enamasti sinusoidsed. Vahelduvvool on hea näide ka võnkumiseks. Lihtsas pendlis võngub bob üle keskmise tasakaalupunkti. Vahelduva voolu korral võnkuvad elektronid suletud ahelas tasakaalupunkti kohal. Võnkumisi on kolme tüüpi. Esimene tüüp on summutamata võnkumised, milles võnke sisemine energia jääb konstantseks. Teise tüübi võnkumised on summutatud võnkumised. Summutatud võnkumiste korral väheneb võnke sisemine energia aja jooksul. Kolmas tüüp on sunnitud võnkumised. Sunnitud võnkumiste korral rakendatakse pendlile perioodilise muutuse korral jõudu.

Lihtne harmooniline liikumine

Lihtsat harmoonilist liikumist määratletakse liikumisena, mis on a = - (ω)²) x kus “a” on kiirendus ja “x” on nihkumine tasakaalupunktist. Termin ω on konstant. Lihtne harmooniline liikumine nõuab taastavat jõudu. Taastav jõud võib olla vedru, gravitatsioonijõud, magnetiline jõud või elektrijõud. Lihtne harmooniline võnkumine ei eralda energiat. Süsteemi kogu mehaaniline energia on säästlik. Kui säilitamine ei kehti, on süsteem summutatud harmooniline süsteem. Lihtsate harmooniliste võnkumiste jaoks on palju olulisi rakendusi. Pendelkell on üks parimaid saadaolevaid lihtsaid harmoonilisi süsteeme. Võib näidata, et võnkeperiood ei sõltu pendli massist. Kui liikumist mõjutavad sellised välised tegurid nagu õhutakistus, summutab see lõpuks ja peatub. Päris elusituatsioon on alati summutatud võnkumine. Täiuslik vedrumassisüsteem on hea näide ka harmoonilisest võnkumisest. Selle stsenaariumi korral taastava jõuna toimib vedru elastsusest tulenev jõud. Lihtsat harmoonilist liikumist võib pidada ka konstantse nurkkiirusega ringikujulise liikumise projektsiooniks. Tasakaalupunktis muutub süsteemi kineetiline energia maksimumiks ja pöördepunktis muutub potentsiaalne energia maksimumiks ja kineetiline energia nulliks.