Proste przykłady harmonicznych: szczegółowe wyjaśnienie

Kiedy cząsteczka porusza się po linii prostej tam iz powrotem wokół swojej pozycji równowagi, wówczas ruch cząsteczki nazywa się „prostym ruchem harmonicznym”. omówimy proste przykłady ruchu harmonicznego.

• Wahadło zegarowe
• Drgania strun gitarowych
• Zawieszenie samochodu
• Słuch
• Skoki na bungee
• Huśtawka
• Kołyska Newtona
• Ruch ciała w otworze wywierconym w środku ziemi
• Masa obciążona na sprężynach
• Oscylacja bloku w cieczy
• Twahadło orsyjne
• Oscylacja kuli w komorze powietrznej

Wahadło zegarowe

Kiedy masa punktowa ma nieważką, nierozciągliwą i doskonale elastyczną strunę, która jest zawieszona na sztywnej podporze, wówczas takie ustawienie nazywa się wahadłem prostym. Jeśli lekko przesuniemy masę punktową w jedną stronę i zwolnimy ją. Wtedy w takich okolicznościach proste wahadło zaczyna się kołysać w tę iz powrotem ze swojej średniej pozycji. To kołysanie prostego wahadła w linii prostej od jego średniego położenia jest przykładem prostego ruchu harmonicznego.

Drgania strun gitarowych

Instrument muzyczny, taki jak struny gitarowe, jest przykładem prostego ruchu harmonicznego. Kiedy brzdąkamy struną gitary, struna zaczyna się poruszać w tę iz powrotem. Najpierw struny gitary poruszają się do przodu, a następnie w przeciwnym kierunku. Ten ruch powoduje wibracje. Te wibracje tworzone przez struny gitary tworzą fale dźwiękowe które ludzkie uszy słyszą jak muzyka

Zawieszenie samochodu

Układ zawieszenia samochodu zawiera sprężyny, ponieważ sprężyny mają właściwość sprężystości w przypadku wystąpienia jakiegokolwiek uderzenia sprężyny ściskają się, co powoduje unoszenie się kół samochodu bez faktycznego podnoszenia karoserii, podobnie gdy sprężyny rozciągają się, powoduje opadanie koła bez faktycznego opadania samochodu ciało to powoduje ruch tam iz powrotem, który jest prostym ruchem harmonicznym. Chociaż ten rodzaj ruchu jest tłumiony, co oznacza, że ​​zmniejsza się on z czasem. Ten prosty harmonijny ruch zmniejsza wstrząsy, jakich doznają pasażerowie, gdy samochód pokonuje wyboje.

Słuch

To dzięki prostemu ruchowi harmonicznemu żywy organizm ma zdolność słyszenia. Kiedy wibrujące molekuły trafiają na nasze bębenki, powoduje to drżenie błon bębenkowych. Te drgania powstające w naszych bębenkach są przekazywane do mózgów organizmów. Z biegiem czasu te szczegóły są przekazywane do mózgu organizmu przez nerwy słuchowe, mózg następnie tłumaczy te wibracje na słyszalne dźwięki.

Skoki na bungee

Przykłady prostych ruchów harmonicznych można również zobaczyć w naszych dyscyplinach sportowych, na przykład skoki na bungee. W sporcie pełnym przygód, takim jak skoki na bungee, do nóg osoby przywiązuje się długi zwijany kabel. Następnie osoba wykonuje skoki na bungee z określonej platformy znajdującej się na wysokości.

Kiedy osoba skacze z urwiska, z powodu zwijającego się liny, jest ciągnięta do tyłu i ponownie schodzi w dół pod wpływem grawitacji; to trwa. Ponieważ w skokach na bungee można zaobserwować powtarzalny ruch tam iz powrotem, jest to przykład prostego ruchu harmonicznego.

Huśtawka

Huśtawki można łatwo zobaczyć w parkach rozrywki, ogrodach, szkołach itp. Ruch huśtawki jest znany jako prosty ruch harmoniczny, ponieważ podczas huśtania siedzące na nim dziecko doświadcza działającej na nie siły, która jest wprost proporcjonalna do jego przemieszczenia i skierowane w stronę pozycji równowagi. Powoduje to ruch wahadłowy w przód iw tył, powtarzalny ruch, powodując prosty ruch harmoniczny.                                                                                                         

Kołyska Newtona

Prosty ruch harmoniczny można zobaczyć w Kołyska Newtona. Jest to aparat, który pokazuje zasadę działania zachowanie pędu oraz zasada zachowania energii.

Kołyska Newtona składa się z 5 metalowych kulek zawieszonych na sznurku, dzięki czemu ruch kulek odbywa się w jednym miejscu. Wszystkie kule są umieszczone tak, że wszystkie kule są w spoczynku i wszystkie kule stykają się z sąsiednią kulą. W kołysce niutona, kiedy ostatnia kula jest wyjęta z spoczynku, pociągnięta i wypuszczona, kula zaczyna kołysać się jak wahadło, a uwolniona kula uderza w sąsiednią kulę.

Kiedy sąsiednia kula wejdzie w kontakt z uwolnioną kulą, energia i pęd uwolnionej kuli są przekazywane przez trzy kule w spoczynku do ostatniej kuli na drugiej skrajnej kuli. Przeniesienie energii i pędu powoduje, że piłka porusza się z taką samą prędkością jak pierwsza piłka. Jeśli więcej niż jedna kula zostanie podciągnięta i wypuszczona, to ta sama liczba kul, ile wypuszczono, zostanie wprawiona w ruch od końca kul spoczynkowych. Tutaj widzimy drgania kulek (tam i z powrotem). Pokazują prosty ruch harmoniczny.

Ruch ciała w otworze wywierconym w środku ziemi

Wyobraź sobie, że mamy tunel przechodzący przez środek Ziemi i ciało, w którym uwalniana jest pewna masa. Następnie dzięki przyciąganiu grawitacyjnemu siła działająca na ciało przesuwa się w kierunku środka ziemi. Tutaj ciało nigdy nie spadnie na drugą stronę dziury ziemi z powodu zmian stałej grawitacji 'g, która jest maksymalna na powierzchni i zero w środku ziemi.

Gdy ciało opada w kierunku środka ziemi, dociera tylko do środka, wówczas ponownie wywierane jest na nie przyciąganie grawitacyjne, dzięki któremu powraca z powrotem w przeciwnym kierunku. Ten proces trwa. Ten okresowy ruch ciała wewnątrz dziury w ziemi jest prostym ruchem harmonicznym. Jest to jednak teoretyczny przykład prostego ruchu harmonicznego.

Masa obciążona na sprężynach

gdy masa jest zawieszona na dolnym końcu sprężyn, to ze względu na jej ciężar długość sprężyny jest zwiększona. Ze względu na sprężystość sprężyn wywiera siłę przywracającą, dzięki czemu ponownie porusza się w przeciwnym kierunku. Kiedy ciągniemy, masa jest zawieszona lekko w dół i zwolniona. Następnie oscyluje w górę iw dół wraz z obciążoną masą, co jest przykładem prostego ruchu harmonicznego.   

Oscylacja bloku w cieczy

Oscylacja bloku w cieczy jest również przykład prostego ruchu harmonicznego. Kiedy blok zostanie nieco wciśnięty w płyn i pozostawiony, zaczyna oscylować w płynie w górę iw dół, wykazując prosty ruch harmoniczny.                                                                                       

Wahadło skrętne

Skręcanie wahadło jest przykładem kątowego prostego ruchu harmonicznego. Wahadło skrętne składa się z dysku zawieszonego na cienkim drucie. Po skręceniu i zwolnieniu porusza się w przód iw tył, wykonując prosty ruch harmoniczny. Wahadło skrętne obraca się w miejscu huśtawki. Tego typu wahadła są używane w zegarkach mechanicznych.

Oscylacja kuli w komorze powietrznej

Kula w komorze powietrznej posiadająca długą szyję również wykazuje prosty ruch harmoniczny. Załóżmy, że rozważamy kulę w szyjce komory powietrznej, w której znajduje się ciśnienie powietrza. Ciśnienie powietrza w pojemniku jest atmosferyczne. Jeśli lekko wepchniemy kulkę w szyjkę komory powietrznej, kulka zacznie oscylować w górę iw dół, pokazując prosty ruch harmoniczny.

Przeczytaj także:

• Przykłady trzeciej zasady dynamiki
• W jaki sposób światła z czujnikiem ruchu wykrywają ruch
• Przykłady ruchu pocisku
• Przykłady pierwszej zasady ruchu
• Przykłady ruchu okresowego
• Co to jest amplituda ruchu
• Przykłady ruchu krzywoliniowego
• Wyprowadzenie ruchu pocisku
• Siła dośrodkowa w ruchu po okręgu
• Przykład bezwładności ruchu