Inhoud
- Wat is Simple Harmonic Motion?
- Wat is de oscillatie-amplitude?
- Formule van de frequentie van oscillatie
- Type oscillatiefrequentie
Oscillatie is een soort van periodieke beweging. Van een beweging wordt gezegd dat deze periodiek is als deze zichzelf herhaalt na regelmatige tijdsintervallen, zoals de beweging van een naaimachinenaald, beweging van de tanden van een stemvork en een lichaam dat aan een veer is opgehangen. Als een deeltje langs hetzelfde pad heen en weer beweegt, wordt gezegd dat zijn beweging oscillerend of trillend is, en de frequentie van deze beweging is een van de belangrijkste fysieke kenmerken.
De verplaatsing van een deeltje dat een periodieke beweging uitvoert kan worden uitgedrukt in termen van sinus- en cosinusfuncties. Omdat deze functies harmonische functies worden genoemd, wordt periodieke beweging ook wel harmonische beweging genoemd.
Wat is Simple Harmonic Motion?
Van alle soorten oscillaties is de simpele harmonische beweging (SHM) is het belangrijkste type. In SHM werkt een kracht van verschillende grootte en richting op het deeltje. Het is belangrijk op te merken dat SHM belangrijke toepassingen heeft, niet alleen in mechanica, maar ook in optica, geluid en atomaire fysica.
Van een lichaam wordt gezegd dat het een lineaire eenvoudige harmonische beweging uitvoert als
De vergelijking F = –Kx wordt gebruikt om een lineaire eenvoudige harmonische beweging (SHM) te definiëren, waarin F is de grootte van de herstellende kracht; X is de kleine verplaatsing van de gemiddelde positie; en K is de kracht constant. Het negatieve teken geeft aan dat de krachtrichting tegengesteld is aan de verplaatsingsrichting.
Enkele voorbeelden van eenvoudige harmonische bewegingen zijn de bewegingen van een eenvoudige slinger voor kleine schommels en een vibrerende magneet in een uniforme magnetische inductie.
Wat is de oscillatie-amplitude?
Beschouw een deeltje dat een oscillatie uitvoert langs het pad QOR met O als de gemiddelde positie en Q en R als zijn extreme posities aan weerszijden van O. Stel dat het deeltje op een bepaald moment van de oscillatie op P staat. De afgelegde afstand door het deeltje van zijn gemiddelde positie wordt zijn verplaatsing genoemd (X) d.w.z. OP = X.
De verplaatsing wordt altijd gemeten vanaf de gemiddelde positie, ongeacht het startpunt. Zelfs als het deeltje bijvoorbeeld van R naar P reist, blijft de verplaatsing bestaan X.
De amplitude (EEN) van de oscillatie is gedefinieerd als de maximale verplaatsing (Xmax) van het deeltje aan weerszijden van zijn gemiddelde positie, d.w.z. EEN = OQ = OF. EEN wordt altijd als positief beschouwd, en dus is de amplitude van de oscillatieformule alleen de grootte van de verplaatsing ten opzichte van de gemiddelde positie. De afstand QR = 2_A_ wordt de padlengte of mate van oscillatie of totale pad van het oscillerende deeltje genoemd.
Formule van de frequentie van oscillatie
De periode (T) van de oscillatie wordt gedefinieerd als de tijd die het deeltje nodig heeft om één oscillatie te voltooien. Na verloop van tijd T, het deeltje passeert dezelfde positie in dezelfde richting.
De frequentie van de oscillatiedefinitie is eenvoudig het aantal oscillaties dat het deeltje in één seconde uitvoert.
In T seconden voltooit het deeltje één oscillatie.
Daarom is het aantal oscillaties in één seconde, d.w.z. de frequentie ervan fis:
f = frac {1} {T}De oscillatiefrequentie wordt gemeten in cycli per seconde of Hertz.
Type oscillatiefrequentie
Het menselijk oor is gevoelig voor frequenties tussen 20 Hz en 20.000 Hz en frequenties in dit bereik worden sonische of hoorbare frequenties genoemd. De frequenties boven het bereik van het menselijk gehoor worden ultrasone frequenties genoemd, terwijl de frequenties die onder het hoorbare bereik liggen infrasonische frequenties worden genoemd. Een andere zeer bekende term in deze con is 'supersonisch'. Als een lichaam sneller reist dan de snelheid van het geluid, wordt gezegd dat het met supersonische snelheden reist.
Frequenties van radiogolven (een oscillerende elektromagnetische golf) worden uitgedrukt in kilohertz of megahertz, terwijl zichtbaar licht frequenties heeft in het bereik van honderden terrahertz.