Oscillation är en typ avperiodisk rörelse. En rörelse sägs vara periodisk om den upprepar sig efter regelbundna tidsintervall, som rörelsen av en symaskinnål, rörelse av stiften på en stämgaffel och en kropp upphängd från en fjäder. Om en partikel rör sig fram och tillbaka längs samma väg, sägs dess rörelse vara oscillerande eller vibrerande, ochfrekvensav denna rörelse är en av dess viktigaste fysiska egenskaper.
Förskjutningen av en partikel som utför en periodisk rörelse kan uttryckas i termer av sinus- och cosinusfunktioner. Eftersom dessa funktioner kallas harmoniska funktioner är periodisk rörelse också känd som harmonisk rörelse.
Vad är enkel harmonisk rörelse?
Bland alla typer av svängningar ärEnkel harmonisk rörelse(SHM) är den viktigaste typen. I SHM verkar en kraft av varierande storlek och riktning på partikeln. Det är viktigt att notera att SHM har viktiga tillämpningar inte bara inom mekanik utan också inom optik, ljud och atomfysik.
En kropp sägs utföra en linjär enkel harmonisk rörelse om
- Den rör sig fram och tillbaka längs en rak linje.
- Dess acceleration riktas alltid mot sin genomsnittliga position.
- Storleken på dess acceleration är proportionell mot storleken på dess förskjutning från medelpositionen.
Ekvationen:
F = -Kx
används för att definiera en linjär enkel harmonisk rörelse (SHM), variFär storleken på återställningskraften;xär den lilla förskjutningen från medelpositionen; ochKär kraften konstant. Det negativa tecknet indikerar att kraftriktningen är motsatt förskjutningsriktningen.
Några exempel på enkel harmonisk rörelse är rörelsen av en enkel pendel för små gungor och en vibrerande magnet i en enhetlig magnetisk induktion.
Vad är oscillationsamplituden?
Tänk på en partikel som utför en svängning längs vägen QOR med O som medelposition och Q och R som dess extrema positioner på vardera sidan om O. Antag att vid ett givet ögonblick av svängningen är partikeln vid P. Avståndet som partikeln har rest från dess medelposition kallas dess förskjutning (x) dvs OP =x.
Förskjutningen mäts alltid från medelpositionen, oavsett utgångspunkten. Till exempel, även om partikeln rör sig från R till P, förblir förskjutningen fortfarandex.
Deamplitud (A) av svängningendefinieras som maximal förskjutning (xmax) av partikeln på vardera sidan om dess medelposition, dvs.A= OQ = ELLER.Atas alltid som positivt, och så är amplituden för svängningsformeln bara storleken på förskjutningen från medelpositionen. Avståndet QR = 2Akallas banlängden eller omfattningen av oscillationen eller den totala banan för den oscillerande partikeln.
Formel för oscillationsfrekvensen
Perioden (T) av svängningen definieras som den tid det tar för partikeln att fullborda en svängning. Efter tidTpasserar partikeln genom samma position i samma riktning.
Frekvensen för svängningsdefinitionen är helt enkelt antalet svängningar som utförs av partikeln på en sekund.
ITsekunder fullbordar partikeln en svängning.
Därför är antalet svängningar på en sekund, det vill säga frekvensenf, är:
f = \ frac {1} {T}
Svängningsfrekvensen mäts i cykler per sekund eller Hertz.
Typ av oscillationsfrekvens
Det mänskliga örat är känsligt för frekvenser som ligger mellan 20 Hz och 20 000 Hz, och frekvenser i detta intervall kallas ljud- eller hörbara frekvenser. Frekvenserna över området för mänsklig hörsel kallas ultraljudfrekvenser, medan frekvenserna som ligger under det hörbara området kallas infraljudfrekvenser. En annan mycket bekant term i detta sammanhang är "supersonisk". Om en kropp reser snabbare än ljudets hastighet sägs den resa i överljudshastigheter.
Frekvenser av radiovågor (en oscillerande elektromagnetisk våg) uttrycks i kilohertz eller megahertz, medan synligt ljus har frekvenser i intervallet hundratals terrahertz.
