Зміст
- Що таке простий гармонійний рух?
- Що таке амплітуда коливань?
- Формула частоти коливань
- Тип частоти коливань
Коливання - це тип періодичний рух. Рух, як кажуть, періодичний, якщо він повторюється через регулярні проміжки часу, як рух голки швейної машини, рух зубців камертона та тіла, підвішеного до пружини. Якщо частинка рухається туди-сюди по тому самому шляху, її рух, як кажуть, коливальний або вібраційний, і частоти цього руху є однією з найважливіших його фізичних характеристик.
Зсув частинки, що здійснює періодичний рух, може виражатися через синусоїдичні та косинусні функції. Оскільки ці функції називають гармонічними функціями, періодичний рух також відомий як рух гармоній.
Що таке простий гармонійний рух?
Серед усіх типів коливань є простий гармонійний рух (SHM) - найважливіший тип. У ШМ на частинку діє сила різної величини та напрямку. Важливо зазначити, що SHM має важливе застосування не тільки в механіці, але і в оптиці, звуці та атомній фізиці.
Тіло, як кажуть, здійснює лінійний простий гармонічний рух, якщо
Рівняння Ж = –Кх використовується для визначення лінійного простого гармонічного руху (SHM), де Ж - величина відновлюючої сили; х - малий зсув із середнього положення; і К - постійна сили. Негативний знак вказує на те, що напрямок сили протилежний напрямку переміщення.
Деякі приклади простого гармонічного руху - це рух простого маятника для малих гойдалок та вібромагніту в рівномірній магнітній індукції.
Що таке амплітуда коливань?
Розглянемо частинку, яка виконує коливання вздовж шляху QOR з O як середнє положення, а Q і R як його крайні положення з обох боків O. Припустимо, що в даний момент коливання частинка знаходиться на P. Відстань, пройдене частинка з її середнього положення називається її переміщенням (х) тобто OP = х.
Зміщення завжди вимірюється від середнього положення, яке б не було початковим моментом. Наприклад, навіть якщо частинка рухається від R до P, зміщення все ще залишається х.
The амплітуда (А) коливань визначається як максимальне переміщення (хмакс) частинки по обидві сторони від її середнього положення, тобто А = OQ = АБО. А завжди сприймається як позитивне, і тому амплітуда формули коливань є лише величиною зміщення від середнього положення. Відстань QR = 2_A_ називається довжиною шляху або мірою коливань або сумарним шляхом коливальної частинки.
Формула частоти коливань
Період (Т) коливання визначається як час, витрачене частинкою на завершення одного коливання. Через час Т, частинка проходить через те саме положення в тому ж напрямку.
Визначення частоти коливань - це просто кількість коливань, виконаних частинкою за одну секунду.
В Т секунди, частинка завершує одне коливання.
Тому кількість коливань за одну секунду, тобто її частота f, є:
f = frac {1} {T}Частота коливань вимірюється в циклах на секунду або Герц.
Тип частоти коливань
Людське вухо чутливе до частот, що лежать між 20 Гц і 20 000 Гц, а частоти в цьому діапазоні називаються звуковими або звуковими частотами. Частоти, що перевищують діапазон слуху людини, називаються ультразвуковими частотами, тоді як частоти, що знаходяться нижче чутного діапазону, називаються інфразвуковими частотами. Ще один дуже знайомий термін у цьому зв'язку - «надзвуковий». Якщо тіло рухається швидше, ніж швидкість звуку, він, як кажуть, рухається із надзвуковими швидкостями.
Частоти радіохвиль (коливальна електромагнітна хвиля) виражаються в кілогерцах або мегагерцах, тоді як видиме світло має частоти в межах сотень терагерців.