Γιατί συμβαίνει απλή αρμονική κίνηση;
Εδώ είναι μια κατανομή:
1. Ισορροπία: Κάθε σύστημα στο SHM έχει σταθερή θέση ισορροπίας. Αυτό είναι το σημείο όπου η καθαρή δύναμη που ενεργεί στο αντικείμενο είναι μηδέν.
2. Μετατόπιση: Όταν το αντικείμενο απομακρύνεται από τη θέση ισορροπίας του, βιώνει μια δύναμη που προσπαθεί να την τραβήξει πίσω. Αυτή είναι η δύναμη αποκατάστασης.
3. Αναλογικότητα: Το κρίσιμο σημείο είναι ότι η δύναμη αποκατάστασης είναι άμεσα αναλογική στην μετατόπιση από την ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι αν μετατοπίσετε το αντικείμενο δύο φορές περισσότερο, η δύναμη που το τραβάει πίσω είναι διπλάσια.
4. ταλάντωση: Αυτή η δύναμη αποκατάστασης προκαλεί το αντικείμενο να ταλαντεύεται εμπρός και πίσω γύρω από τη θέση ισορροπίας. Η κίνηση του αντικειμένου είναι περιοδική και επαναλαμβανόμενη.
Παραδείγματα shm:
* μάζα σε μια άνοιξη: Μια μάζα που συνδέεται με ένα ελατήριο είναι ένα κλασικό παράδειγμα SHM. Όταν τραβάτε τη μάζα προς τα κάτω, το ελατήριο ασκεί μια ανοδική δύναμη ανάλογη προς την μετατόπιση. Αυτή η δύναμη τραβάει τη μάζα πίσω, προκαλώντας την ταλάντευση.
* εκκρεμές: Ένα απλό εκκρεμές παρουσιάζει επίσης SHM (για μικρές γωνίες μετατόπισης). Η βαρύτητα δρα ως δύναμη αποκατάστασης, τραβώντας το εκκρεμές πίσω προς τη θέση της ισορροπίας.
* Κύματα ήχου: Οι δονήσεις των μορίων αέρα που δημιουργούν ηχητικά κύματα μπορούν να διαμορφωθούν ως SHM.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Η μαθηματική περιγραφή του SHM περιλαμβάνει λειτουργίες ημιτονοειδούς και συνημιτονικού, οι οποίες περιγράφουν την ταλαντευόμενη φύση της κίνησης.
* Οι δυνάμεις τριβής και απόσβεσης μπορούν να προκαλέσουν μείωση του εύρους του SHM με την πάροδο του χρόνου.
* Το SHM είναι μια θεμελιώδη ιδέα στη φυσική και βρίσκεται σε πολλούς τομείς της επιστήμης και της μηχανικής.
