Skillnad mellan oscillation, vibration och enkel harmonisk rörelse

Huvudskillnad - Oscillering, vibrering och enkel harmonisk rörelse

Oscillering, vibration och enkel harmonisk rörelse är termer som används för att beskriva upprepade rörelser. De huvudskillnad mellan oscillation, vibrationer och enkel harmonisk rörelse är det oscillation hänvisar till varje upprepad variation om ett centralt värde, medan termen vibration hänvisar specifikt till mekaniska svängningar. Enkel harmonisk rörelse avser fall där ett objekt oscillerar om ett jämviktsläge under en återställningskraft vilket är direkt proportionellt mot objektets förskjutning.

Vad är en oscillation

En oscillation är en periodisk variation om ett centralt värde. Till exempel, om ett barn svänger på en gunga och hennes vän trycker henne varje gång gungan kommer mot henne, så kan barnets rörelse betraktas som en "svängning". Men termen svängning är inte en term som används exklusivt för att beskriva mekaniska svängningar. Till exempel, neutrino-oscillationer hänvisa till det faktum att neutriner regelbundet ändrar sin smak: de växlar från elektronnutriner till muon neutrinos och sedan till tau neutrinos och tillbaka igen.

Vad är en vibration

En vibration är också en typ av oscillation, men termen används för att märka mekanisk oscillationer. Det finns två typer av mekaniska vibrationer: naturliga och tvingade. Om du något förskjuter ett objekt som är fritt att röra sig från dess jämviktsläge, börjar objektet oscillera om jämviktspunkten. Här kommer objektet att oscillera med en frekvens som är känd som objektets naturliga frekvens. Detta är ett exempel på naturlig vibration. en tvingade vibration uppstår när en extern enhet tvingar föremålet att röra sig vid en viss frekvens. I vårt exempel på ett barn på en gunga, om hennes vän drog tillbaka gungan och låt gungan röra sig fram och tillbaka på egen hand, det är ett exempel på en naturlig vibration. Men om vänten drev gungan varje gång den kom ner, är detta ett exempel på en tvångsvibration.

Vad är en enkel harmonisk rörelse

Enkel harmonisk rörelse är en typ av svängning av ett objekt där det finns en återställningskraft, direkt proportionell mot förskjutningen, som försöker få objektet tillbaka mot jämviktspositionen. Följaktligen är återställningskraftens riktning alltid motsatta förskjutningsriktningen vid en given tidpunkt.

Det är möjligt att beskriva enkel harmonisk rörelse matematiskt med hjälp av trigonometriska funktioner. Förskjutningen av ett objekt i enkel harmonisk rörelse kan representeras matematiskt med antingen en sinus- eller cosinusfunktion. Låt oss exempelvis ta förskjutningen till att vara:

 

Hastigheten hos hans föremål ges sedan av:

Sedan blir accelerationen:

Nu kan vi plotta dessa grafer för att se hur förskjutning, hastighet och acceleration varierar med tiden:

Hur förflyttning, hastighet och acceleration varierar med tiden i enkel harmonisk rörelse.

Graferna visar att objektet är snabbast när det passerar jämviktspositionen. Från våra tidigare ekvationer kan vi se att denna maximala hastighet är , (var  är amplituden för förskjutning). Accelerationen är högst när objektet är i extremt läge, och denna maximala acceleration ges av .

Skillnad mellan oscillation, vibration och enkel harmonisk rörelse

Svängning är en repetitiv förändring av en mängd om ett centralt värde.

Vibration är en mekanisk svängning.

Enkel harmonisk rörelse är en typ av rörelse där en återställningskraft alltid verkar på det oscillerande objektet, vilket försöker bringa objektet till mitten. Storleken på återställningskraften är alltid direkt proportionell mot förskjutningen.