Einfache harmonische Bewegung vs. periodische Bewegung
Periodische Bewegungen und einfache harmonische Bewegungen sind zwei sehr wichtige Arten von Bewegungen im Studium der Physik. Eine einfache harmonische Bewegung ist ein gutes Modell, um die komplexen periodischen Bewegungen zu verstehen. Dieser Artikel erklärt, was periodische Bewegung und einfache harmonische Bewegung sind, ihre Anwendungen, Ähnlichkeiten und schließlich ihre Unterschiede.
Periodische Bewegung
Eine periodische Bewegung kann als jede Bewegung betrachtet werden, die sich in einem festen Zeitraum wiederholt. Ein Planet, der sich um die Sonne dreht, ist eine periodische Bewegung. Ein Satellit, der die Erde umkreist, ist eine periodische Bewegung, sogar die Bewegung eines Balance-Kugelsatzes ist eine periodische Bewegung. Die meisten periodischen Bewegungen, denen wir begegnen, sind kreisförmig oder halbkreisförmig. Eine periodische Bewegung hat eine Frequenz. Die Häufigkeit bedeutet, wie „häufig“das Ereignis auftritt. Der Einfachheit halber nehmen wir die Häufigkeit als Vorkommnisse pro Sekunde an. Periodische Bewegungen können entweder gleichförmig oder ungleichförmig sein. Eine gleichförmige periodische Bewegung kann eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit haben. Funktionen wie Amplitudenmodulation können doppelte Perioden haben. Sie sind periodische Funktionen, die in anderen periodischen Funktionen eingekapselt sind. Der Kehrwert der Frequenz der periodischen Bewegung ergibt die Zeit für eine Periode. Einfache harmonische Bewegungen und gedämpfte harmonische Bewegungen sind ebenfalls periodische Bewegungen.
Einfache harmonische Bewegung
Die einfache harmonische Bewegung ist definiert als eine Bewegung in Form von a=– (ω2) x, wobei „a“die Beschleunigung und „x“die Beschleunigung ist Verschiebung vom Gleichgewichtspunkt. Der Term ω ist eine Konstante. Eine einfache harmonische Bewegung erfordert eine Rückstellkraft. Die Rückstellkraft kann eine Feder, Schwerkraft, Magnetkraft oder eine elektrische Kraft sein. Eine einfache harmonische Schwingung gibt keine Energie ab. Die gesamte mechanische Energie des Systems bleibt erh alten. Wenn die Erh altung nicht gilt, ist das System ein gedämpftes harmonisches System. Es gibt viele wichtige Anwendungen einfacher harmonischer Schwingungen. Eine Pendeluhr ist eines der besten einfachen harmonischen Systeme, die es gibt. Es lässt sich zeigen, dass die Schwingungsdauer nicht von der Masse des Pendels abhängt. Wenn äußere Faktoren wie Luftwiderstand die Bewegung beeinflussen, wird sie schließlich gedämpft und stoppt. Eine reale Situation ist immer eine gedämpfte Schwingung. Das Feder-Masse-System ist auch ein gutes Beispiel für die einfache harmonische Schwingung. Die durch die Elastizität der Feder erzeugte Kraft wirkt in diesem Szenario als Rückstellkraft. Die einfache harmonische Bewegung kann auch als Projektion einer Kreisbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit aufgefasst werden. Am Gleichgewichtspunkt wird die kinetische Energie des Systems maximal, und am Wendepunkt wird die potentielle Energie maximal und die kinetische Energie wird Null.
Was ist der Unterschied zwischen periodischer Bewegung und einfacher harmonischer Bewegung?
• Einfache harmonische Bewegung ist ein Sonderfall der periodischen Bewegung.
• Eine einfache harmonische Bewegung erfordert eine Rückstellkraft, aber es kann periodische Bewegungen ohne Rückstellkräfte geben.
• Eine einfache harmonische Bewegung behält ihre gesamte mechanische Energie, aber ein periodisches System muss dies nicht unbedingt tun.
