Περιεχόμενο
- Τι είναι η απλή αρμονική κίνηση;
- Ποιο είναι το εύρος ταλάντωσης;
- Τύπος της συχνότητας της ταλάντωσης
- Τύπος συχνότητας ταλάντωσης
Η ταλάντωση είναι ένας τύπος περιοδική κίνηση. Μια κίνηση λέγεται ότι είναι περιοδική αν επαναληφθεί μετά από κανονικά χρονικά διαστήματα, όπως η κίνηση μιας βελόνας ραπτομηχανής, η κίνηση των οδόντων ενός πιρουνιού ρύθμισης, και ένα σώμα αναρτημένο από ένα ελατήριο. Εάν ένα σωματίδιο κινείται εμπρός και πίσω κατά μήκος της ίδιας διαδρομής, η κίνηση του λέγεται ότι είναι ταλαντευτική ή δονητική, και η συχνότητα αυτής της κίνησης είναι ένα από τα σημαντικότερα φυσικά χαρακτηριστικά της.
Η μετατόπιση ενός σωματιδίου που εκτελεί περιοδική κίνηση μπορεί να εκφραστεί με όρους λειτουργίας sine και συνημιτόνου. Καθώς αυτές οι λειτουργίες ονομάζονται αρμονικές λειτουργίες, η περιοδική κίνηση είναι επίσης γνωστή ως αρμονική κίνηση.
Τι είναι η απλή αρμονική κίνηση;
Μεταξύ όλων των τύπων ταλαντώσεων, το απλή αρμονική κίνηση (SHM) είναι ο πιο σημαντικός τύπος. Στο SHM, μια δύναμη ποικίλου μεγέθους και κατεύθυνσης δρα επί του σωματιδίου. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το SHM έχει σημαντικές εφαρμογές όχι μόνο στη μηχανική, αλλά και στην οπτική, τον ήχο και την ατομική φυσική.
Ένα σώμα λέγεται ότι εκτελεί μια γραμμική απλή αρμονική κίνηση εάν
Η εξίσωση φά = –Kx χρησιμοποιείται για τον ορισμό μιας γραμμικής απλής αρμονικής κίνησης (SHM), όπου φά είναι το μέγεθος της δυνάμεως αποκατάστασης. Χ είναι η μικρή μετατόπιση από τη μέση θέση. και κ είναι η σταθερά δύναμης. Το αρνητικό σύμβολο δείχνει ότι η κατεύθυνση της δύναμης είναι αντίθετη προς την κατεύθυνση της μετατόπισης.
Μερικά παραδείγματα απλής αρμονικής κίνησης είναι η κίνηση ενός απλού εκκρεμούς για μικρές κούνιες και ενός δονητικού μαγνήτη σε ομοιόμορφη μαγνητική επαγωγή.
Ποιο είναι το εύρος ταλάντωσης;
Εξετάστε ένα σωματίδιο που εκτελεί μια ταλάντωση κατά μήκος της διαδρομής QOR με το O ως τη μέση θέση και Q και R ως τις ακραίες θέσεις του σε κάθε πλευρά του O. Υποθέστε ότι σε μια δεδομένη στιγμή της ταλάντωσης το σωματίδιο είναι στο P. Η απόσταση που διανύθηκε από το σωματίδιο από τη μέση του θέση ονομάζεται εκτόπισή του (Χ) δηλαδή OP = Χ.
Η μετατόπιση μετριέται πάντοτε από τη μέση θέση, ανεξάρτητα από το σημείο εκκίνησης. Για παράδειγμα, ακόμη και αν το σωματίδιο μετακινείται από R σε P, η μετατόπιση παραμένει Χ.
ο εύρος (ΕΝΑ) της ταλάντωσης ορίζεται ως η μέγιστη μετατόπιση (ΧΜέγιστη) του σωματιδίου σε κάθε πλευρά της μέσης θέσης του, δηλ. ΕΝΑ = OQ = OR. ΕΝΑ θεωρείται πάντοτε θετική και έτσι το εύρος της φόρτισης ταλαντώσεων είναι ακριβώς το μέγεθος της μετατόπισης από τη μέση θέση. Η απόσταση QR = 2_A_ καλείται το μήκος της διαδρομής ή η έκταση της ταλάντωσης ή της ολικής διαδρομής του ταλαντευόμενου σωματιδίου.
Τύπος της συχνότητας της ταλάντωσης
Η περιοδος (Τ) της ταλάντωσης ορίζεται ως ο χρόνος που απαιτείται από το σωματίδιο για να ολοκληρωθεί μία ταλάντωση. Μετά το χρόνο Τ, το σωματίδιο περνάει από την ίδια θέση στην ίδια κατεύθυνση.
Η συχνότητα του προσδιορισμού ταλάντωσης είναι απλά ο αριθμός των ταλαντώσεων που εκτελούνται από το σωματίδιο σε ένα δευτερόλεπτο.
Σε Τ δευτερόλεπτα, το σωματίδιο ολοκληρώνει μία ταλάντωση.
Επομένως, ο αριθμός των ταλαντώσεων σε ένα δευτερόλεπτο, δηλαδή η συχνότητα φά, είναι:
f = frac {1} {Τ}Η συχνότητα ταλάντωσης μετριέται σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο ή Hertz.
Τύπος συχνότητας ταλάντωσης
Το ανθρώπινο αυτί είναι ευαίσθητο στις συχνότητες που κυμαίνονται μεταξύ 20 Hz και 20.000 Hz και οι συχνότητες σε αυτό το εύρος ονομάζονται ηχητικές ή ακουστικές συχνότητες. Οι συχνότητες που βρίσκονται πάνω από την εμβέλεια της ανθρώπινης ακοής ονομάζονται υπερηχητικές συχνότητες, ενώ οι συχνότητες που βρίσκονται κάτω από την ακουστική κλίμακα ονομάζονται υπεραγωγικές συχνότητες. Ένας άλλος πολύ γνωστός όρος σε αυτό το con είναι "υπερηχητικός". Αν ένα σώμα ταξιδεύει γρηγορότερα από την ταχύτητα του ήχου, λέγεται ότι ταξιδεύει σε υπερηχητικές ταχύτητες.
Οι συχνότητες ραδιοκυμάτων (ταλαντευόμενο ηλεκτρομαγνητικό κύμα) εκφράζονται σε kilohertz ή megahertz, ενώ το ορατό φως έχει συχνότητες στην περιοχή των εκατοντάδων terrahertz.