Tartalom
- Mi az egyszerű harmonikus mozgás?
- Mi az oszcillációs amplitúdó?
- Az oszcilláció gyakoriságának képlete
- Az oszcillációs frekvencia típusa
Az oszcilláció egyfajta időszakos mozgás. A mozgást akkor mondják periodikusnak, ha rendszeres időközönként megismétlődik, például egy varrógép tűjének mozgása, a hangoló villa vájainak mozgása és egy rugóból felfüggesztett test. Ha egy részecske előre-hátra mozog ugyanazon az úton, akkor annak mozgását oszcilláló vagy vibráló hatásúnak tekintik, és frekvencia ennek a mozgásnak az egyik legfontosabb fizikai tulajdonsága.
Egy periodikus mozgást végző részecske elmozdulása szinusz- és koszinusfunkciókkal fejezhető ki. Mivel ezeket a funkciókat harmonikus funkcióknak nevezik, a periodikus mozgást harmonikus mozgásnak is nevezzük.
Mi az egyszerű harmonikus mozgás?
Az összes rezgés típus közül a egyszerű harmonikus mozgás (SHM) a legfontosabb típus. SHM-ben változó nagyságrendű és irányú erő hat a részecskére. Fontos megjegyezni, hogy az SHM fontos alkalmazásokat nemcsak a mechanikában, hanem az optikában, a hangzásban és az atomfizikában is.
Azt mondják, hogy egy test egy lineáris egyszerű harmonikus mozgást hajt végre, ha
Az egyenlet F = –Kx egy lineáris egyszerű harmonikus mozgás (SHM) meghatározására szolgál, ahol: F a helyreállító erő nagysága; x a kis elmozdulás az átlagos helyzetből; és K az erő állandó. A negatív jel azt jelzi, hogy az erő iránya ellentétes az elmozdulás irányával.
Az egyszerű harmonikus mozgás néhány példája az egyszerű inga mozgása kis lengéseknél és a rezgő mágnes egységes mágneses indukcióban.
Mi az oszcillációs amplitúdó?
Tekintsük azt a részecskét, amely a QOR út mentén rezgést hajt végre, O közepes pozícióval, Q és R pedig szélső helyzetével az O mindkét oldalán. Tegyük fel, hogy az adott oszcilláció pillanatában a részecske P-nél van. a részecskét az átlagos helyzetéből elmozdulásnak nevezzük (x), azaz OP = x.
Az elmozdulást mindig az átlagos pozíciótól mérik, függetlenül attól, hogy mi legyen a kiindulási pont. Például, még ha a részecske R-ről P-re is halad, az elmozdulás továbbra is megmarad x.
A amplitúdó (A) a legnagyobb elmozdulás (xmax) a részecske átlagos helyzetének mindkét oldalán, azaz A = OQ = VAGY. A mindig pozitívnak tekintik, és így az oszcillációs képlet amplitúdója csak az átlagos pozíciótól való elmozdulás nagysága. A QR = 2_A_ távolságot nevezzük az oszcilláció útjának hosszának vagy kiterjedésének vagy az oszcilláló részecske teljes útjának.
Az oszcilláció gyakoriságának képlete
A periódus (T) az oszcilláció alatt azt az időtartamot határozza meg, amelyet a részecske igényel az egyik rezgés befejezéséhez. Idő után T, a részecske ugyanazon a helyen halad át ugyanabba az irányba.
Az oszcillációs frekvencia meghatározása egyszerűen a részecske által egy másodperc alatt végrehajtott oszcillációk száma.
Ban ben T másodperc alatt a részecske befejezi az egyik rezgést.
Ezért az oszcillációk száma egy másodpercben, azaz a frekvencia f, a következő:
f = frac {1} {T}Az oszcillációs frekvenciát másodpercenként vagy Hertz-ben mérik.
Az oszcillációs frekvencia típusa
Az emberi fül érzékeny a 20 Hz és 20 000 Hz közötti frekvenciákra, és ebben a tartományban a frekvenciákat hang- vagy hallható frekvenciáknak nevezzük. Az emberi hallás tartományát meghaladó frekvenciákat ultrahangos frekvenciáknak, míg a hallható tartomány alatt lévő frekvenciákat infravörös frekvenciáknak nevezzük. Egy másik nagyon ismerős kifejezés ebben a con-ban a „szuperszonikus”. Ha egy test gyorsabban halad, mint a hangsebesség, akkor azt mondják, hogy a szuperszonikus sebességgel halad.
A rádióhullámok (oszcilláló elektromágneses hullám) frekvenciáját kilohertzben vagy megahercben fejezik ki, míg a látható fény frekvenciája több száz terhertz tartományban van.