Paprastas harmoninis judesys prieš periodinį judėjimą
Periodiniai judesiai ir paprasti harmoniniai judesiai yra du labai svarbūs judesių tipai fizikos studijose. Paprastas harmoninis judesys yra geras modelis sudėtingiems periodiniams judesiams suprasti. Šiame straipsnyje bus paaiškinta, kas yra periodinis ir paprastas harmoninis judėjimas, jų pritaikymas, panašumai ir galiausiai skirtumai.
Periodinis judesys
Periodinis judesys gali būti laikomas bet kokiu judesiu, kuris kartojasi per nustatytą laikotarpį. Planeta, besisukanti aplink saulę, yra periodiškas judėjimas. Palydovas, besisukantis aplink Žemę, yra periodinis judėjimas, net ir balansinio rutulio rinkinio judėjimas yra periodiškas. Dauguma periodinių judesių, su kuriais susiduriame, yra apskriti arba pusiau apskriti. Periodinis judėjimas turi dažnį. Dažnis reiškia, kaip „dažnai“vyksta įvykis. Paprastumo dėlei dažnį laikome įvykiais per sekundę. Periodiniai judesiai gali būti vienodi arba nevienodi. Vienodas periodinis judėjimas gali turėti vienodą kampinį greitį. Tokios funkcijos kaip amplitudės moduliavimas gali turėti dvigubus periodus. Tai yra periodinės funkcijos, įtrauktos į kitas periodines funkcijas. Periodinio judėjimo dažnio atvirkštinė vertė suteikia tam tikro laikotarpio laiką. Paprasti harmoniniai judesiai ir slopinami harmoniniai judesiai taip pat yra periodiniai.
Paprastas harmoningas judesys
Paprastas harmoninis judėjimas apibrėžiamas kaip judėjimas, kurio forma yra a=– (ω2) x, kur „a“yra pagreitis, o „x“yra poslinkis iš pusiausvyros taško. Terminas ω yra konstanta. Paprastam harmoniniam judėjimui reikia atkuriamosios jėgos. Atkuriamoji jėga gali būti spyruoklė, gravitacinė jėga, magnetinė jėga arba elektrinė jėga. Paprastas harmoninis svyravimas neišskirs jokios energijos. Išsaugoma bendra mechaninė sistemos energija. Jei išsaugojimas netaikomas, sistema bus slopinama harmoninė sistema. Yra daug svarbių paprastų harmoninių virpesių pritaikymo būdų. Švytuoklinis laikrodis yra viena geriausių paprastų harmoninių sistemų. Galima parodyti, kad svyravimo periodas nepriklauso nuo švytuoklės masės. Jei išoriniai veiksniai, tokie kaip oro pasipriešinimas, paveiks judesį, jis galiausiai bus prislopintas ir sustos. Reali situacija visada yra slopinamas svyravimas. Spyruoklių masės sistema taip pat yra geras paprasto harmoninio virpesio pavyzdys. Jėga, kurią sukuria spyruoklės elastingumas, šiame scenarijuje veikia kaip atkuriamoji jėga. Paprastas harmoninis judėjimas taip pat gali būti laikomas apskrito judesio projekcija su pastoviu kampiniu greičiu. Pusiausvyros taške sistemos kinetinė energija tampa maksimalia, o posūkio taške – maksimali, o kinetinė – nuline.
Kuo skiriasi periodinis judesys nuo paprasto harmoninio judėjimo?
• Paprastas harmoninis judėjimas yra ypatingas periodinio judėjimo atvejis.
• Paprastam harmoniniam judėjimui reikalinga atkuriamoji jėga, tačiau gali būti periodinių judesių, neatkuriant jėgų.
• Paprastas harmoninis judėjimas išsaugo visą mechaninę energiją, tačiau periodinė sistema nebūtinai turi tai daryti.
