简谐运动与周期运动
周期运动和简谐运动是物理学研究中两种非常重要的运动类型。简谐运动是理解复杂周期运动的良好模型。本文将解释什么是周期运动和简谐运动,它们的应用,相似之处,最后是它们的区别。
周期运动
一个周期性的运动可以被认为是在一个固定的时间周期内重复的任何运动。行星绕太阳旋转是一种周期运动。卫星绕地球运行是一个周期运动,即使平衡球组的运动也是周期运动。我们遇到的大多数周期性运动都是圆形或半圆形的。周期运动有频率。频率是指事件发生的“频率”。为了简单起见,我们将频率作为每秒发生的次数。周期运动可以是均匀的,也可以是非均匀的。均匀的周期运动可以有均匀的角速度。调幅等功能可以有双周期。它们是封装在其他周期函数中的周期函数。周期运动频率的倒数就是周期的时间。简谐运动和阻尼谐波运动也是周期运动。
简谐运动
简谐运动定义为a=–(ω2)x形式的运动,其中“a”是加速度,“x”是从平衡点的位移。ω是一个常数。简谐运动需要一个恢复力。恢复力可以是弹簧、重力、磁力或电力。简单的谐波振荡不会释放任何能量。系统的总机械能是守恒的。如果守恒定律不适用,系统将是一个阻尼谐波系统。简谐振荡有许多重要的应用。钟摆钟是可用的最好的简谐系统之一。结果表明,振荡周期与摆的质量无关。如果空气阻力等外部因素影响运动,它最终会受到抑制并停止运动。现实生活中的情况总是一个阻尼振荡。弹簧-质量系统也是简谐振动的一个很好的例子。在这种情况下,弹簧弹性产生的力作为恢复力。简谐运动也可以看作是匀速圆周运动的投影。在平衡点,系统的动能达到最大值,在转折点,势能最大,动能为零。
周期运动和简谐运动有什么区别?•简谐运动是周期运动的一种特殊情况。•简谐运动需要恢复力,但也可能存在周期性运动,而无需恢复力。•简谐运动可保存其总机械能,但周期性系统不必这样做。 |