Indhold
- Hvad er simpel harmonisk bevægelse?
- Hvad er svingningsamplitude?
- Formel for frekvensen af svingning
- Type svingningsfrekvens
Oscillation er en type periodisk bevægelse. En bevægelse siges at være periodisk, hvis den gentager sig selv efter regelmæssige tidsintervaller, som bevægelsen af en symaskinsnål, bevægelse af spidserne på en tuninggaffel og et legeme ophængt fra en fjeder. Hvis en partikel bevæger sig frem og tilbage langs den samme bane, siges dens bevægelse at være oscillerende eller vibrerende, og frekvens af denne bevægelse er en af dens vigtigste fysiske egenskaber.
Forskydningen af en partikel, der udfører en periodisk bevægelse, kan udtrykkes med hensyn til sinus- og kosinusfunktioner. Da disse funktioner kaldes harmoniske funktioner, kaldes periodisk bevægelse også harmonisk bevægelse.
Hvad er simpel harmonisk bevægelse?
Blandt alle typer af svingninger, enkel harmonisk bevægelse (SHM) er den vigtigste type. I SHM virker en kraft med varierende størrelse og retning på partikler. Det er vigtigt at bemærke, at SHM har vigtige applikationer ikke kun inden for mekanik, men også inden for optik, lyd og atomfysik.
En krop siges at udføre en lineær enkel harmonisk bevægelse, hvis
Ligningen F = –Kx anvendes til at definere en lineær enkel harmonisk bevægelse (SHM), hvor F er størrelsen af den gendannende kraft; x er den lille forskydning fra den gennemsnitlige position; og K er kraften konstant. Det negative tegn angiver, at kraftretningen er modsat retningen af forskydningen.
Nogle eksempler på enkel harmonisk bevægelse er bevægelsen af en simpel pendel til små gynger og en vibrerende magnet i en ensartet magnetisk induktion.
Hvad er svingningsamplitude?
Overvej en partikel, der udfører en svingning langs stien QOR med O som middelpositionen og Q og R som dens ekstreme positioner på hver side af O. Antag, at partiklen på et givet øjeblik af svingningen er ved P. Den tilbagelagte afstand partiklen fra dens gennemsnitlige position kaldes dens forskydning (x) dvs. OP = x.
Forskydningen måles altid ud fra den gennemsnitlige position, uanset hvad der kan være udgangspunktet. Selv hvis partiklen for eksempel bevæger sig fra R til P, forbliver forskydningen stadig x.
Det amplitude (EN) af svingningen defineres som den maksimale forskydning (xmax) af partiklen på hver side af dens gennemsnitlige position, dvs. EN = OQ = ELLER. EN tages altid som positiv, og derfor er amplituden af oscilleringsformlen bare størrelsen af forskydningen fra middelpositionen. Afstanden QR = 2_A_ kaldes sti-lengden eller -omfanget af oscilleringen eller den samlede bane for den oscillerende partikel.
Formel for frekvensen af svingning
Perioden (T) af svingningen er defineret som den tid, det tager af partiklen for at afslutte en svingning. Efter tiden T, passerer partiklen gennem den samme position i samme retning.
Hyppigheden af oscillationsdefinition er simpelthen antallet af svingninger, der udføres af partiklen i et sekund.
I T sekunder afslutter partiklen en svingning.
Derfor er antallet af svingninger på et sekund, dvs. dets frekvens f, er:
f = frac {1} {T}Oscillationsfrekvensen måles i cyklusser pr. Sekund eller Hertz.
Type svingningsfrekvens
Det menneskelige øre er følsomt over for frekvenser, der ligger mellem 20 Hz og 20.000 Hz, og frekvenser i dette område kaldes lyd- eller høringsfrekvenser. Frekvenserne over området for menneskelig hørelse kaldes ultralydsfrekvenser, mens frekvenserne, der er under det hørbare interval, kaldes infrasonfrekvenser. Et andet meget kendt udtryk i denne con er “supersonisk.” Hvis et organ kører hurtigere end lydhastigheden, siges det, at det kører med supersoniske hastigheder.
Frekvenser for radiobølger (en svingende elektromagnetisk bølge) udtrykkes i kilohertz eller megahertz, mens synligt lys har frekvenser i intervallet hundreder af terrahertz.