Oscillatie is een soortperiodieke beweging. Van een beweging wordt gezegd dat ze periodiek is als deze zich na regelmatige tussenpozen herhaalt, zoals de beweging van een naald van een naaimachine, beweging van de tanden van een stemvork en een lichaam opgehangen aan een veer. Als een deeltje heen en weer beweegt langs hetzelfde pad, wordt gezegd dat zijn beweging oscillerend of trillend is, en defrequentievan deze beweging is een van de belangrijkste fysieke kenmerken ervan.
De verplaatsing van een deeltje dat een periodieke beweging uitvoert, kan worden uitgedrukt in termen van sinus- en cosinusfuncties. Omdat deze functies harmonische functies worden genoemd, wordt periodieke beweging ook wel harmonische beweging genoemd.
Wat is eenvoudige harmonische beweging?
Van alle soorten oscillaties is desimpele harmonische beweging(SHM) is het belangrijkste type. In SHM werkt een kracht van verschillende grootte en richting op deeltje. Het is belangrijk op te merken dat SHM belangrijke toepassingen heeft, niet alleen in de mechanica, maar ook in optica, geluid en atoomfysica.
Van een lichaam wordt gezegd dat het een lineaire eenvoudige harmonische beweging uitvoert als
- Het beweegt periodiek heen en weer langs een rechte lijn.
- Zijn versnelling is altijd gericht op zijn gemiddelde positie.
- De grootte van zijn versnelling is evenredig met de grootte van zijn verplaatsing vanaf de gemiddelde positie.
De vergelijking:
F=-Kx
wordt gebruikt om een lineaire eenvoudige harmonische beweging (SHM) te definiëren, waarbij:Fis de grootte van de herstelkracht;Xis de kleine verplaatsing van de gemiddelde positie; enKis de krachtconstante. Het minteken geeft aan dat de richting van de kracht tegengesteld is aan de richting van de verplaatsing.
Enkele voorbeelden van eenvoudige harmonische beweging zijn de beweging van een eenvoudige slinger voor kleine schommelingen en een trillende magneet in een uniforme magnetische inductie.
Wat is de oscillatieamplitude?
Beschouw een deeltje dat een oscillatie uitvoert langs het pad QOR met O als de gemiddelde positie en Q en R als zijn uiterste posities aan weerszijden van O. Stel dat op een bepaald moment van de trilling het deeltje zich in P bevindt. De afstand die het deeltje aflegt vanaf zijn gemiddelde positie wordt zijn verplaatsing genoemd (X) d.w.z. OP =X.
De verplaatsing wordt altijd gemeten vanaf de gemiddelde positie, wat ook het startpunt mag zijn. Zelfs als het deeltje bijvoorbeeld van R naar P reist, blijft de verplaatsing bestaanX.
Deamplitude (EEN) van de oscillatiewordt gedefinieerd als de maximale verplaatsing (Xmax) van het deeltje aan weerszijden van zijn gemiddelde positie, d.w.z.EEN= OQ = OF.EENwordt altijd als positief beschouwd, en dus is de amplitude van de oscillatieformule precies de grootte van de verplaatsing vanaf de gemiddelde positie. De afstand QR = 2EENwordt de padlengte of mate van oscillatie of totale pad van het oscillerende deeltje genoemd.
Formule van de oscillatiefrequentie
De periode (T) van de oscillatie wordt gedefinieerd als de tijd die het deeltje nodig heeft om één oscillatie te voltooien. na verloop van tijdT, gaat het deeltje door dezelfde positie in dezelfde richting.
De frequentie van de oscillatiedefinitie is eenvoudig het aantal oscillaties dat door het deeltje in één seconde wordt uitgevoerd.
InTseconden voltooit het deeltje één oscillatie.
Daarom is het aantal trillingen in één seconde, d.w.z. de frequentie itf, is:
f=\frac{1}{T}
De oscillatiefrequentie wordt gemeten in cycli per seconde of Hertz.
Type oscillatiefrequentie
Het menselijk oor is gevoelig voor frequenties tussen 20 Hz en 20.000 Hz, en frequenties in dit bereik worden geluids- of hoorbare frequenties genoemd. De frequenties boven het bereik van het menselijk gehoor worden ultrasone frequenties genoemd, terwijl de frequenties onder het hoorbare bereik infrasonische frequenties worden genoemd. Een andere zeer bekende term in deze context is 'supersonisch'. Als een lichaam sneller reist dan de snelheid van het geluid, wordt gezegd dat het met supersonische snelheden reist.
Frequenties van radiogolven (een oscillerende elektromagnetische golf) worden uitgedrukt in kilohertz of megahertz, terwijl zichtbaar licht frequenties heeft in het bereik van honderden terrahertz.