Svārstības pret vienkāršo harmonisko kustību
Svārstības un vienkārša harmoniska kustība ir divas periodiskas kustības, kas tiek apspriestas fizikā. Svārstību un vienkāršas harmoniskas kustības jēdzieni tiek plaši izmantoti tādās jomās kā mehānika, dinamika, orbitālās kustības, mašīnbūve, viļņi un vibrācijas un dažādi citi lauki. Lai gūtu panākumus šādās jomās, ir svarīgi izprast šos jēdzienus. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir svārstības un vienkāršas harmoniskas kustības, svārstību un vienkāršas harmoniskas kustības definīcijas, to pielietojums, daži vienkāršu harmonisku kustību un svārstību piemēri, to līdzības un visbeidzot atšķirība starp svārstībām un vienkāršām harmoniskām kustība.
Svārstības
Svārstības ir periodiskas kustības veids. Svārstības parasti tiek definētas kā atkārtotas variācijas laika gaitā. Svārstības var notikt vidējā līdzsvara punktā vai starp diviem stāvokļiem. Svārsts ir labs svārstību kustības piemērs. Svārstības lielākoties ir sinusoidālas. Maiņstrāva ir arī labs svārstību piemērs. Vienkāršā svārstā bobs svārstās virs vidējā līdzsvara punkta. Maiņstrāvā elektroni svārstās slēgtās ķēdes iekšpusē līdzsvara punktā. Ir trīs veidu svārstības. Pirmais veids ir nenomāktas svārstības, kurās svārstību iekšējā enerģija paliek nemainīga. Otrais svārstību veids ir slāpētās svārstības. Slāpētu svārstību gadījumā svārstību iekšējā enerģija laika gaitā samazinās. Trešais veids ir piespiedu svārstības. Piespiedu svārstībās uz svārsta periodiski mainās spēks uz svārstu.
Vienkārša harmoniskā kustība
Vienkāršo harmonisko kustību definē kā kustību, kuras forma ir = - (ω 2) x kur “a” ir paātrinājums un “x” ir pārvietojums no līdzsvara punkta. Termins ω ir konstante. Vienkāršai harmoniskai kustībai nepieciešams atjaunojošs spēks. Atjaunojošais spēks var būt pavasaris, gravitācijas spēks, magnētiskais spēks vai elektriskais spēks. Vienkārša harmoniska svārstība neizdalīs enerģiju. Sistēmas kopējā mehāniskā enerģija tiek saglabāta. Ja saglabāšana nav piemērojama, sistēma būs slāpēta harmoniskā sistēma. Ir daudz svarīgu vienkāršu harmonisku svārstību pielietojumu. Svārsta pulkstenis ir viena no labākajām pieejamajām vienkāršajām harmoniskajām sistēmām. Var pierādīt, ka svārstību periods nav atkarīgs no svārsta masas. Ja ārējie faktori, piemēram, gaisa pretestība, ietekmē kustību, tā galu galā apslāpēs un apstāsies. Reālā dzīves situācija vienmēr ir slāpēta svārstība. Ideāla atsperes masas sistēma ir arī labs vienkāršās harmoniskās svārstības piemērs. Spēks, ko rada atsperes elastība, šajā scenārijā darbojas kā atjaunojošais spēks. Vienkāršo harmonisko kustību var uzskatīt arī par apļveida kustības projekciju ar nemainīgu leņķa ātrumu. Līdzsvara punktā sistēmas kinētiskā enerģija kļūst par maksimumu, savukārt pagrieziena punktā potenciālā enerģija kļūst par maksimumu un kinētiskā enerģija kļūst par nulli.un pagrieziena punktā potenciālā enerģija kļūst par maksimumu un kinētiskā enerģija kļūst nulle.un pagrieziena punktā potenciālā enerģija kļūst par maksimumu un kinētiskā enerģija kļūst nulle.
Kāda ir atšķirība starp vienkāršo harmonisko kustību un svārstībām?
• Vienkārša harmoniskā kustība ir īpašs svārstību gadījums.
• Vienkārša harmoniska kustība ir iespējama tikai teorētiski, bet svārstības ir iespējamas jebkurā situācijā.
• Vienkāršās harmoniskās kustības kopējā enerģija ir nemainīga, turpretim svārstību kopējai enerģijai kopumā nav jābūt nemainīgai.
