Obsah
- Čo je to jednoduchý harmonický pohyb?
- Čo je amplitúda oscilácie?
- Vzorec frekvencie kmitania
- Typ kmitania kmitania
Oscilácia je typ periodický pohyb, Pohyb sa považuje za periodický, ak sa opakuje po pravidelných časových intervaloch, napríklad pohyb ihly šijacieho stroja, pohyb hrotov ladiacej vidlice a telo zavesené na pružine. Ak sa častice pohybujú tam a späť tou istou cestou, jej pohyb sa považuje za oscilačný alebo vibračný a kmitočet tohto pohybu je jednou z jeho najdôležitejších fyzikálnych charakteristík.
Posun častice vykonávajúci periodický pohyb môže byť vyjadrený pomocou sínusových a kosínových funkcií. Pretože sa tieto funkcie nazývajú harmonické, periodický pohyb sa nazýva aj harmonický pohyb.
Čo je to jednoduchý harmonický pohyb?
Medzi všetkými typmi kmitov je jednoduchý harmonický pohyb (SHM) je najdôležitejší typ. V SHM pôsobí na časticu sila rôznej veľkosti a smeru. Je dôležité si uvedomiť, že SHM má dôležité aplikácie nielen v mechanike, ale aj v optike, zvuku a atómovej fyzike.
O tele sa hovorí, že vykonáva lineárny jednoduchý harmonický pohyb, ak
Rovnica F = –Kx sa používa na definovanie lineárneho jednoduchého harmonického pohybu (SHM), pričom F je veľkosť obnovovacej sily; X je malý posun od strednej polohy; a K je konštanta sily. Záporné znamenie znamená, že smer sily je opačný ako smer posunu.
Príkladom jednoduchého harmonického pohybu je pohyb jednoduchého kyvadla pre malé výkyvy a vibračný magnet v jednotnej magnetickej indukcii.
Čo je amplitúda oscilácie?
Zvážte časticu vykonávajúcu osciláciu pozdĺž dráhy QOR s O ako strednú polohu a Q a R ako jej krajné polohy na oboch stranách O. Predpokladajme, že v danom okamihu kmitania je častice v P. Vzdialenosť prejdená častice zo svojej strednej polohy sa nazývajú jej posunutie (X), t. j. OP = X.
Posun sa vždy meria od strednej polohy, podľa toho, čo môže byť východiskovým bodom. Napríklad, aj keď sa častica pohybuje z R na P, posun zostáva stále X.
amplitúda () kmitania je definovaný ako maximálny posun (Xmax) častice na oboch stranách svojej strednej polohy, t.j. = OQ = ALEBO. je vždy považovaný za pozitívny, a tak je amplitúda kmitania iba veľkosť posunu od strednej polohy. Vzdialenosť QR = 2_A_ sa nazýva dĺžka alebo rozsah kmitania alebo celková dráha kmitania častice.
Vzorec frekvencie kmitania
Perióda (T) kmitania sa definuje ako čas, ktorý častica potrebuje na dokončenie jednej kmitania. Po čase T, častice prechádzajú rovnakou pozíciou v rovnakom smere.
Frekvencia definície kmitov je jednoducho počet kmitov, ktoré častice vykonajú za sekundu.
v T sekundy, častica dokončí jednu osciláciu.
Preto počet kmitov za sekundu, t. J. Frekvencia F, je:
f = frac {1} {T}Frekvencia kmitania sa meria v cykloch za sekundu alebo v Hertzoch.
Typ kmitania kmitania
Ľudské ucho je citlivé na frekvencie medzi 20 Hz a 20 000 Hz a frekvencie v tomto rozsahu sa nazývajú zvukové alebo počuteľné frekvencie. Frekvencie nad rozsahom ľudského sluchu sa nazývajú ultrazvukové frekvencie, zatiaľ čo frekvencie, ktoré sú pod počuteľným rozsahom, sa nazývajú infračervené frekvencie. Ďalším veľmi známym výrazom v tejto súvislosti je „nadzvukový“. Ak telo cestuje rýchlejšie ako rýchlosť zvuku, hovorí sa, že cestuje nadzvukovou rýchlosťou.
Frekvencie rádiových vĺn (oscilujúce elektromagnetické vlny) sú vyjadrené v kilohertzoch alebo megahertzoch, zatiaľ čo viditeľné svetlo má frekvencie v rozmedzí stoviek terrahertov.