Определение колебательного движения, примеры, приложения и свойства
Движение планет вокруг Солнца рассматривается как периодическое движение, поскольку оно регулярно повторяется в равные периоды времени. Движение пружины рассматривается как колебательное периодическое движение , где оно является периодическим движением, поскольку оно регулярно повторяется в равные периоды. времени и колебательное движение, потому что оно повторяется с двух сторон от его положения покоя.
Типы движения
Есть два типа движения: переходное движение и периодическое движение. Периодическое движение — это движение, которое регулярно повторяется через равные промежутки времени. Примеры периодического движения: Колебательное движение и Волновое движение .
Понятие о колебательном движении
Сделайте простой маятник (металлическую деталь, которая привязана к одному концу нити, а другой конец привязан к карандашу). Возьмитесь за карандаш левой рукой и потяните металлическую деталь (колеблющееся тело) на правую сторону, а затем оставьте ее. Запишите время, за которое металлическая деталь повторяет свое движение несколько раз.
Колеблющееся тело движется с обеих сторон вокруг своего положения покоя. Это движение повторяется через равные промежутки времени . Смещения колеблющегося тела вокруг его положения покоя равны.
Скорость колеблющегося тела достигает своего максимального значения, когда оно проходит свое положение покоя, и постепенно уменьшается, когда оно удаляется от него, пока не достигнет нуля при максимальном смещении по обе стороны от положения покоя, колеблющееся тело перемещается вокруг своего положения покоя, где движение повторяется через равные промежутки времени, что известно как « колебательное движение ».
Колебательное движение — это периодическое движение колеблющегося тела вокруг своей реальной точки, при котором движение повторяется через равные промежутки времени.
Связь между скоростью колеблющегося тела и его кинетической энергией (кинетическая энергия = ½ (масса × квадрат скорости) = ½ мв².
Кинетическая энергия колеблющегося тела прямо пропорциональна массе колеблющегося тела и квадрату скорости колеблющегося тела. Таким образом, кинетическая энергия увеличивается, когда скорость колеблющегося тела увеличивается, и наоборот (при условии, что его масса не изменяется).
Скорость тела принимается как мера его кинетической энергии, потому что кинетическая энергия = ½ мв². Кинетическая энергия маятника максимальна, когда маятник проходит свое положение покоя, потому что скорость маятника максимальна, когда маятник проходит свое положение покоя, а кинетическая энергия прямо пропорциональна квадрату скорости.
Применение колебательного движения
Движение пружины регулярно повторяется через равные промежутки времени с двух сторон от ее положения покоя. Скорость колеблющегося тела (пружины) очень высока, когда оно проходит свое положение покоя. Скорость колеблющегося тела (пружины) уменьшается, когда оно уходит далеко от своего положения покоя, пока не достигнет нуля при максимальном перемещении.
Примеры колебательного движения:
- Камертон, маятник, пружина, движение качелей и натянутая струна (пример: гитара).
- Движение земной коры при землетрясениях и движение атомов в молекулах.
Движение вращающейся пчелы рассматривается как периодическое движение только потому, что оно повторяется регулярно через равные промежутки времени, но это не колебательное движение, потому что оно не повторяется с двух сторон от положения покоя.
Графическое изображение колебательного движения
Колебательное движение пружины можно представить графически. Простое гармоническое движение считается простейшей формой колебательного движения. В простом гармоническом движении: скорость колеблющегося тела обратно пропорциональна его смещению от его положения покоя (A). т.е. скорость колеблющегося тела увеличивается по мере приближения к положению покоя (точка A) и наоборот.
Свойства колебательного движения
- Амплитуда
- Полное колебание
- Периодическое время
- Частота
Амплитуда
Амплитуда — это максимальное смещение, достигаемое колеблющимся телом от его положения покоя. Единица измерения амплитуды — метр (м).
Когда амплитуда колеблющегося тела составляет 20 см, это означает, что максимальное смещение колеблющегося тела от его положения покоя составляет 20 см.
Когда максимальное смещение колеблющегося тела составляет 4 см, это означает, что амплитуда колеблющегося тела составляет 4 см (0,04 м).
Полное колебание
Полное колебание — это движение колеблющегося тела, когда оно проходит через фиксированную точку на своем пути два раза подряд в одном и том же направлении.
Амплитуда = ¼ Полное колебание
Расстояние одного полного колебания = 4 амплитуды
Периодическое время
Периодическое время — это время, за которое колеблющееся тело совершит одно полное колебание, единица измерения — секунда (сек.). Если периодическое время колеблющегося тела составляет 0,2 с, это означает, что время, необходимое этому колеблющемуся телу для совершения одного полного колебания, составляет 0,2 с.
Периодическое время = Время в секундах / Количество полных колебаний.
Когда время, необходимое пружине для совершения 60 полных колебаний, составляет 1 минуту. это означает, что периодичность этой пружины составляет [(1 × 60) / 60], что равно 1 секунде.
Периодическое время колеблющегося тела уменьшается по мере увеличения количества полных колебаний одновременно, потому что периодическое время обратно пропорционально количеству полных колебаний, совершаемых колеблющимся телом за постоянное время.
Частота
Частота — это количество полных колебаний, производимых колеблющимся телом за одну секунду. Единица измерения — Колебания / сек. или Герц (Гц), относящийся к немецкому ученому Герцу. Когда частота колебания тела 20 Герц, это означает, что количество полных колебаний, производимых колебательным телом за одну секунду. это 20 полных колебаний.
Частота = Количество полных колебаний / Время в секундах
Когда количество полных колебаний, совершаемых колеблющимся телом за 1 минуту, составляет 60 полных колебаний. Это означает, что частота колеблющегося тела составляет [60 / (1 × 60)], что равно 1 Гц.
Значение периодического времени будет равно значению частоты, когда количество полных колебаний, совершаемых колеблющимся телом, равно времени, затраченному на секунду.
Ученый Хигенц разработал часы с маятником, учитывая, что маятник колеблется с постоянной частотой независимо от изменения амплитуды.
Килогерц = 1 × 10³ Герц — Мегагерц = 1 × 10 6 Герц — Гигагерц = 1 × 10 9 Герц.
Периодическое время (T) = 1 / Частота (F)
Частота (F) = 1 / Периодическое время (T)
Частота (F) × Периодическое время (T) = 1
Частота колеблющегося тела обратно периодическому времени. Частота обратно пропорциональна периодическому времени. частота уменьшается при увеличении периода времени и наоборот).
Частота колеблющегося тела уменьшается за счет увеличения периодического времени, потому что частота обратно пропорциональна периодическому времени.
Периодическое время = время полного колебания. Итак, периодическое время = 4 × время амплитуды.
Время амплитуды = периодического времени.