Definiția și caracteristicile mișcării armonice simple

Ați văzut vreodată mișcarea unui pendul sau a unui arc? Cele două mișcări pe care le observați sunt clasificate ca mișcări armonice simple. Este o mișcare înainte și înapoi în jurul punctului de echilibru. Dacă acordați atenție, pendulul are un punct de echilibru la mijloc, deoarece, deși viteza acestuia scade, pendulul se va mișca totuși în jurul punctului de echilibru.

Mișcarea armonică simplă are o amplitudine și o frecvență maxime fixe. Această mișcare este periodică. Fiecare mișcare va avea loc în mod repetat și regulat în același interval de timp.

În mișcarea armonică simplă, forța rezultată are aceeași direcție, și anume spre punctul de echilibru. Această forță se numește forță de restaurare. Cantitatea de forță de restaurare este direct proporțională cu poziția obiectului spre punctul de echilibru.

Unele dintre caracteristicile acestei mișcări includ un grafic al poziției particulei în funcție de timp sub formă de sinus sau cosinus. Această mișcare poate fi vizualizată și din ecuația deviației, ecuația vitezei, ecuația vitezei și ecuația energetică a mișcării în cauză.

(Citește și: Cantități în conceptul de mișcare dreaptă)

Pe baza acestor caracteristici, mișcarea armonică simplă are deviație, viteză, accelerație și energie.

Deviere

Deviația armonică simplă poate fi considerată proiecția particulelor care se mișcă în cercuri regulate pe diametrul cercului. În general, ecuația deviației din această mișcare este următoarea.

mișcare armonică simplă 1

y = deviația vibrațiilor (m)

ω = viteza unghiulară (rad / s)

T = perioadă (perioade)

f = frecvență (Hz)

t = timpul de călătorie

A = amplitudine / deviație maximă (m)

Viteză

Viteza este prima derivată a poziției. În mișcarea armonică simplă, viteza este obținută din prima derivată a ecuației deviației. Ecuația vitezei poate fi descrisă după cum urmează.

mișcare armonică simplă 2

Accelerare

Accelerarea unui obiect armonic simplu în mișcare poate fi obținută din prima derivată a ecuației vitezei sau a doua derivată a ecuației deviației. Ecuația de accelerație poate fi obținută după cum urmează.

mișcare armonică simplă 3

Abaterea maximă are o valoare egală cu amplitudinea (y = A), deci accelerația maximă este am = - Aw

Energie

Ecuația energetică în mișcare armonică simplă include energie cinetică, energie potențială și energie mecanică. Energia cinetică a obiectului poate fi formulată după cum urmează.

mișcare armonică simplă4

Energia potențială a obiectului poate fi formulată după cum urmează.

mișcare armonică simplă 5

Între timp, energia mecanică este suma energiei cinetice și a energiei potențiale.

mișcare armonică simplă 6

k = valoare fixă ​​(N / m)

ω = viteza unghiulară (rad / s)

A = amplitudine (m)

t = timpul de călătorie

Suma energiei potențiale și a energiei cinetice a unui obiect care mișcă armonii simple este întotdeauna o valoare constantă.

Postări recente