Қарапайым гармоникалық қозғалыс пен периодтық қозғалыс
Периодтық қозғалыстар және қарапайым гармоникалық қозғалыстар физиканы зерттеудегі қозғалыстардың өте маңызды екі түрі болып табылады. Қарапайым гармоникалық қозғалыс күрделі периодты қозғалыстарды түсіну үшін жақсы үлгі болып табылады. Бұл мақалада периодты қозғалыс пен қарапайым гармоникалық қозғалыстың не екендігі, олардың қолданылуы, ұқсастықтары және ең соңында олардың айырмашылықтары түсіндіріледі.
Мерзімді қозғалыс
Периодты қозғалысты белгілі бір уақыт аралығында қайталанатын кез келген қозғалыс ретінде қарастыруға болады. Күнді айналатын планета - периодты қозғалыс. Жерді айналып өтетін спутник периодты қозғалыс болып табылады, тіпті тепе-теңдік шарының қозғалысы периодты қозғалыс болып табылады. Біз кездесетін периодты қозғалыстардың көпшілігі дөңгелек немесе жартылай шеңберлі. Периодты қозғалыстың жиілігі болады. Жиілік оқиғаның қаншалықты «жиі» болатынын білдіреді. Қарапайымдылық үшін біз жиілікті секундтағы оқиғалар ретінде қабылдаймыз. Периодты қозғалыстар біркелкі немесе біркелкі емес болуы мүмкін. Бірқалыпты периодты қозғалыс біркелкі бұрыштық жылдамдыққа ие болуы мүмкін. Амплитудалық модуляция сияқты функциялардың қос периодтары болуы мүмкін. Олар басқа периодтық функцияларға инкапсуляцияланған периодтық функциялар. Периодтық қозғалыс жиілігіне кері шама периодқа уақыт береді. Қарапайым гармоникалық қозғалыстар мен демделген гармоникалық қозғалыстар да мерзімді қозғалыстар болып табылады.
Қарапайым гармоникалық қозғалыс
Қарапайым гармоникалық қозғалыс a=– (ω2) х түріндегі қозғалыс ретінде анықталады, мұндағы “a” – үдеу, “x” – үдеу. тепе-теңдік нүктесінен орын ауыстыру. ω термині тұрақты шама. Қарапайым гармоникалық қозғалыс қалпына келтіру күшін қажет етеді. Қалпына келтіру күші серіппе, тартылыс күші, магниттік күш немесе электрлік күш болуы мүмкін. Қарапайым гармоникалық тербеліс ешқандай энергия шығармайды. Жүйенің толық механикалық энергиясы сақталады. Егер сақтау қолданылмаса, жүйе демпферлік гармоникалық жүйе болады. Қарапайым гармоникалық тербелістердің көптеген маңызды қолданбалары бар. Маятникті сағат - ең жақсы қарапайым гармоникалық жүйелердің бірі. Тербеліс периоды маятниктің массасына тәуелді емес екенін көрсетуге болады. Ауа кедергісі сияқты сыртқы факторлар қозғалысқа әсер етсе, ол ақырында ылғалданады және тоқтайды. Нақты өмірлік жағдай әрқашан сөндірілетін тербеліс болып табылады. Серіппелі массалар жүйесі қарапайым гармоникалық тербелістің жақсы үлгісі болып табылады. Серіппенің серпімділігімен жасалған күш бұл сценарийде қалпына келтіру күші ретінде әрекет етеді. Қарапайым гармоникалық қозғалысты тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналмалы қозғалыстың проекциясы ретінде де алуға болады. Тепе-теңдік нүктесінде жүйенің кинетикалық энергиясы максимумға айналады, ал бұрылыс нүктесінде потенциалдық энергия максимумға, кинетикалық энергия нөлге айналады.
Периодтық қозғалыс пен қарапайым гармоникалық қозғалыстың айырмашылығы неде?
• Қарапайым гармоникалық қозғалыс – периодты қозғалыстың ерекше жағдайы.
• Қарапайым гармоникалық қозғалыс қалпына келтіру күшін қажет етеді, бірақ күштерді қалпына келтірмей, мерзімді қозғалыстар болуы мүмкін.
• Қарапайым гармоникалық қозғалыс өзінің толық механикалық энергиясын сақтайды, бірақ периодтық жүйеде мұны істеу міндетті емес.
