Võnkumine vs lihtne harmooniline liikumine
Võnkumised ja lihtne harmooniline liikumine on kaks perioodilist liikumist, mida füüsikas arutatakse. Võnkumiste ja lihtsa harmoonilise liikumise mõisteid kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu mehaanika, dünaamika, orbiidi liikumine, masinaehitus, lained ja vibratsioonid ning paljud muud valdkonnad. Sellistes valdkondades silma paistmiseks on oluline mõista neid mõisteid korralikult. Selles artiklis arutleme, mis on võnkumised ja lihtsad harmoonilised liikumised, võnkumise ja lihtsa harmoonilise liikumise määratlused, nende rakendused, mõned näited lihtsate harmooniliste liikumiste ja võnkumiste kohta, nende sarnasused ning lõpuks erinevus võnkumise ja lihtsa harmoonilise vahel liikumine.
Võnkumine
Võnkumised on perioodilise liikumise tüüp. Võnkumine on tavaliselt määratletud kui korduv variatsioon ajas. Võnkumine võib toimuda keskmise tasakaalupunkti kohal või kahe oleku vahel. Pendel on hea näide võnkeliigutuseks. Võnked on enamasti sinusoidaalsed. Vahelduvvool on ka hea näide võnkumisest. Lihtsas pendlis võnkub bob üle keskmise tasakaalupunkti. Vahelduvvoolus võnkuvad elektronid suletud ahela sees üle tasakaalupunkti. Võnkumisi on kolme tüüpi. Esimene tüüp on summutamata võnked, milles võnkumise siseenergia püsib konstantsena. Teist tüüpi võnked on summutatud võnked. Summutatud võnkumiste korral väheneb võnkumise siseenergia aja jooksul. Kolmas tüüp on sunnitud võnked. Sunnitud võnkumiste korral rakendatakse pendlile jõudu pendli perioodilises variatsioonis.
Lihtne harmooniline liikumine
Lihtsat harmoonilist liikumist määratletakse kui liikumist, mille kuju on = - (ω 2) x kus “a” on kiirendus ja “x” on nihe tasakaalupunktist. Mõiste ω on konstant. Lihtne harmooniline liikumine nõuab taastavat jõudu. Taastav jõud võib olla vedru, gravitatsioonijõud, magnetjõud või elektriline jõud. Lihtne harmooniline võnkumine ei eralda energiat. Süsteemi kogu mehaaniline energia on konserveeritud. Kui säilitamine ei kehti, on süsteem summutatud harmooniline süsteem. Lihtsate harmooniliste võnkumiste jaoks on palju olulisi rakendusi. Pendelkell on üks parimaid saadaolevaid lihtsamaid harmoonilisi süsteeme. Võib näidata, et võnkeperiood ei sõltu pendli massist. Kui välised tegurid, näiteks õhutakistus, mõjutavad liikumist, siis see lõpuks sumbub ja peatub. Tegelikus elus on alati summutatud võnkumine. Täiuslik vedrumassisüsteem on hea näide ka lihtsaks harmooniliseks võnkumiseks. Vedru elastsusest loodud jõud toimib selles stsenaariumis taastava jõuna. Lihtsat harmoonilist liikumist võib võtta ka konstantse nurkkiirusega ümmarguse liikumise projektsioonina. Tasakaalupunktis muutub süsteemi kineetiline energia maksimumiks ja pöördepunktis potentsiaalne energia maksimumiks ja kineetiline energia nulliks.ja pöördepunktis saab potentsiaalne energia maksimumiks ja kineetiline energia nulliks.ja pöördepunktis saab potentsiaalne energia maksimumiks ja kineetiline energia nulliks.
Mis vahe on lihtsal harmoonilisel liikumisel ja võnkumisel?
• Lihtne harmooniline liikumine on võnkumiste erijuhtum.
• Lihtne harmooniline liikumine on võimalik ainult teoreetiliselt, kuid võnked on võimalikud igas olukorras.
• Lihtsa harmoonilise liikumise koguenergia on konstantne, samas kui võnkumise koguenergia ei pea olema konstantne.
