Eenvoudige harmonische beweging versus periodieke beweging
Periodieke bewegingen en eenvoudige harmonische bewegingen zijn twee zeer belangrijke soorten bewegingen in de studie van de natuurkunde. Een eenvoudige harmonische beweging is een goed model om de complexe periodieke bewegingen te begrijpen. Dit artikel legt uit wat periodieke beweging en eenvoudige harmonische beweging zijn, hun toepassingen, overeenkomsten en tenslotte hun verschillen.
Periodieke beweging
Een periodieke beweging kan worden beschouwd als elke beweging die zich in een vaste tijdsperiode herha alt. Een planeet die om de zon draait, is een periodieke beweging. Een satelliet die rond de aarde draait, is een periodieke beweging, zelfs de beweging van een balanskogelset is een periodieke beweging. De meeste periodieke bewegingen die we tegenkomen zijn cirkelvormig of halfrond. Een periodieke beweging heeft een frequentie. De frequentie betekent hoe "frequent" de gebeurtenis plaatsvindt. Voor de eenvoud nemen we frequentie als het aantal keren per seconde. Periodieke bewegingen kunnen uniform of niet-uniform zijn. Een uniforme periodieke beweging kan een uniforme hoeksnelheid hebben. Functies zoals amplitudemodulatie kunnen dubbele perioden hebben. Het zijn periodieke functies ingekapseld in andere periodieke functies. Het omgekeerde van de frequentie van de periodieke beweging geeft de tijd voor een periode. Eenvoudige harmonische bewegingen en gedempte harmonische bewegingen zijn ook periodieke bewegingen.
Eenvoudige harmonische beweging
De eenvoudige harmonische beweging wordt gedefinieerd als een beweging in de vorm van a=– (ω2) x, waarbij “a” de versnelling is en “x” de verplaatsing van het evenwichtspunt. De term ω is een constante. Een eenvoudige harmonische beweging vereist een herstellende kracht. De herstellende kracht kan een veer, zwaartekracht, magnetische kracht of een elektrische kracht zijn. Een eenvoudige harmonische trilling zal geen energie afgeven. De totale mechanische energie van het systeem blijft behouden. Als de conservering niet van toepassing is, zal het systeem een gedempt harmonisch systeem zijn. Er zijn veel belangrijke toepassingen van eenvoudige harmonische oscillaties. Een slingerklok is een van de beste eenvoudige harmonische systemen die er zijn. Het kan worden aangetoond dat de periode van de oscillatie niet afhangt van de massa van de slinger. Als externe factoren zoals luchtweerstand de beweging beïnvloeden, wordt deze uiteindelijk gedempt en stopt. Een echte situatie is altijd een gedempte trilling. Het veermassasysteem is ook een goed voorbeeld voor de eenvoudige harmonische oscillatie. De kracht die wordt gecreëerd door de elasticiteit van de veer, fungeert in dit scenario als de herstelkracht. De eenvoudige harmonische beweging kan ook worden opgevat als de projectie van een cirkelvormige beweging met een constante hoeksnelheid. Op het evenwichtspunt wordt de kinetische energie van het systeem maximaal, en op het keerpunt wordt de potentiële energie maximaal en wordt de kinetische energie nul.
Wat is het verschil tussen periodieke beweging en eenvoudige harmonische beweging?
• Eenvoudige harmonische beweging is een speciaal geval van periodieke beweging.
• Eenvoudige harmonische beweging vereist een herstellende kracht, maar er kunnen periodieke bewegingen zijn, zonder krachten te herstellen.
• Een eenvoudige harmonische beweging behoudt zijn totale mechanische energie, maar een periodiek systeem hoeft dit niet per se te doen.
