Oscilace je druhperiodický pohyb. O pohybu se říká, že je periodický, pokud se opakuje v pravidelných časových intervalech, jako je pohyb jehly šicího stroje, pohybu hrotů ladičky a těla zavěšeného na pružině. Pokud se částice pohybuje tam a zpět stejnou cestou, říká se, že její pohyb je oscilační nebo vibrační afrekvencetohoto pohybu je jednou z jeho nejdůležitějších fyzikálních vlastností.
Posun částice provádějící periodický pohyb lze vyjádřit pomocí sinusových a kosinových funkcí. Jelikož se tyto funkce nazývají harmonické funkce, je periodický pohyb znám také jako harmonický pohyb.
Co je Simple Harmonic Motion?
Mezi všemi typy oscilacíjednoduchý harmonický pohyb(SHM) je nejdůležitější typ. V SHM působí na částice síla různého rozsahu a směru. Je důležité si uvědomit, že SHM má důležité aplikace nejen v mechanice, ale také v optice, zvuku a atomové fyzice.
Tělo se říká, že vykonává lineární jednoduchý harmonický pohyb, pokud
- Pravidelně se pohybuje sem a tam po přímce.
- Jeho zrychlení je vždy směrováno do jeho střední polohy.
- Velikost jeho zrychlení je úměrná velikosti jeho posunutí ze střední polohy.
Rovnice:
F = -Kx
se používá k definování lineárního jednoduchého harmonického pohybu (SHM), přičemžFje velikost obnovovací síly;Xje malý posun od střední polohy; aK.je silová konstanta. Záporné znaménko znamená, že směr síly je opačný ke směru posunutí.
Některé příklady jednoduchého harmonického pohybu jsou pohyb jednoduchého kyvadla pro malé výkyvy a vibrační magnet v jednotné magnetické indukci.
Co je amplituda oscilace?
Vezměme částice provádějící oscilaci podél dráhy QOR s O jako střední polohou a Q a R jako její extrémní polohy na obou stranách O. Předpokládejme, že v daném okamžiku oscilace je částice v P. Vzdálenost uražená částicemi od její střední polohy se nazývá její posunutí (X) tj. OP =X.
Posun se vždy měří od střední polohy, ať už je výchozí bod jakýkoli. Například i když se částice pohybuje z R do P, posun stále zůstáváX.
Theamplituda (A) oscilaceje definována jako maximální posunutí (Xmax) částice na obou stranách její střední polohy, tj.A= OQ = OR.Aje vždy bráno jako kladné, a tak je amplituda kmitavého vzorce pouze velikostí posunutí ze střední polohy. Vzdálenost QR = 2Ase nazývá délka dráhy nebo rozsah oscilace nebo celková dráha oscilační částice.
Vzorec frekvence oscilace
Období (T) oscilace je definována jako doba, kterou částice potřebuje k dokončení jedné oscilace. Po časeT, částice prochází stejnou pozicí ve stejném směru.
Frekvence definice oscilace je jednoduše počet oscilací prováděných částicou za jednu sekundu.
vTsekund, částice dokončí jednu oscilaci.
Proto počet oscilací za jednu sekundu, tj. Je to frekvenceF, je:
f = \ frac {1} {T}
Frekvence oscilace se měří v cyklech za sekundu nebo v Hertzích.
Typ oscilační frekvence
Lidské ucho je citlivé na frekvence ležící mezi 20 Hz a 20 000 Hz a frekvence v tomto rozsahu se nazývají zvukové nebo zvukové frekvence. Frekvence nad rozsahem lidského sluchu se nazývají ultrazvukové frekvence, zatímco frekvence, které jsou pod slyšitelným rozsahem, se nazývají infrazvukové frekvence. Další velmi známý termín v této souvislosti je „nadzvukový“. Pokud tělo cestuje rychleji než rychlost zvuku, říká se, že cestuje nadzvukovou rychlostí.
Frekvence rádiových vln (oscilující elektromagnetická vlna) jsou vyjádřeny v kilohertech nebo megahertzích, zatímco viditelné světlo má frekvence v řádu stovek terrahertzů.