Differenza tra oscillazione, vibrazione e semplice movimento armonico

Differenza principale - Oscillazione, vibrazione e semplice movimento armonico

Oscillazione, vibrazione e semplice movimento armonico sono termini usati per descrivere movimenti ripetuti. Il differenza principale tra oscillazione, vibrazione e semplice movimento armonico è quello l'oscillazione si riferisce a qualsiasi variazione ripetuta su un valore centrale, mentre il termine la vibrazione si riferisce specificamente alle oscillazioni meccaniche. Il movimento armonico semplice si riferisce a casi in cui un oggetto oscilla attorno a una posizione di equilibrio sotto una forza di ripristino che è direttamente proporzionale allo spostamento dell'oggetto.

Cos'è un'oscillazione

Un'oscillazione è una variazione periodica su un valore centrale. Per esempio, se un bambino dondola su un'altalena e la sua amica la spinge ogni volta che l'oscillazione viene verso di lei, allora il movimento del bambino può essere pensato come una "oscillazione". Tuttavia, il termine oscillazione non è un termine usato esclusivamente per descrivere le oscillazioni meccaniche. Per esempio, oscillazioni del neutrino si riferisce al fatto che i neutrini cambiano regolarmente il loro sapore: cambiano dai neutrini elettronici ai neutrini dei muoni, e poi dai neutrini tau e viceversa.

Cos'è una vibrazione

Una vibrazione è anche un tipo di oscillazione, ma il termine è usato per etichettare meccanico oscillazioni. Esistono due tipi di vibrazioni meccaniche: naturali e forzate. Se spostate leggermente un oggetto che è libero di muoversi dalla sua posizione di equilibrio, l'oggetto inizierà a oscillare attorno al punto di equilibrio. Qui, l'oggetto oscillerà ad una frequenza nota come frequenza naturale dell'oggetto. Questo è un esempio di vibrazione naturale. UN costretto la vibrazione si verifica quando un'entità esterna costringe l'oggetto a muoversi a una certa frequenza. Nel nostro esempio di un bambino su un'altalena, se la sua amica ha tirato indietro l'oscillazione e lasciato oscillare avanti e indietro da sola, questo è un esempio di vibrazione naturale. Tuttavia, se l'amico spingeva l'oscillazione ogni volta che veniva giù, questo è un esempio di vibrazione forzata.

Cos'è un semplice movimento armonico

Simple Harmonic Motion è un tipo di oscillazione di un oggetto in cui è presente una forza di ripristino, direttamente proporzionale allo spostamento, che tenta di riportare l'oggetto verso la posizione di equilibrio. Di conseguenza, la direzione della forza di ripristino è sempre opposta alla direzione di spostamento in un dato momento.

È possibile descrivere matematicamente il movimento armonico semplice usando le funzioni trigonometriche. Lo spostamento di un oggetto nel semplice movimento armonico può essere rappresentato matematicamente utilizzando una funzione seno o coseno. Ad esempio, prendiamo lo spostamento per essere:

 

La velocità dell'oggetto è quindi data da:

Quindi, l'accelerazione diventa:

Ora, possiamo tracciare questi grafici per vedere come lo spostamento, la velocità e l'accelerazione variano nel tempo:

Come lo spostamento, la velocità e l'accelerazione variano nel tempo nel semplice movimento armonico.

I grafici rivelano che l'oggetto è più veloce quando sta attraversando la posizione di equilibrio. Dalle nostre equazioni precedenti, possiamo vedere che questa velocità massima è , (dove  è l'ampiezza dello spostamento). L'accelerazione è massima quando l'oggetto si trova nella sua posizione estrema e questa accelerazione massima è data da .

Differenza tra oscillazione, vibrazione e semplice movimento armonico

Oscillazione è un cambiamento ripetitivo in una quantità su un valore centrale.

Vibrazione è un'oscillazione meccanica.

Moto armonico semplice è un tipo di movimento in cui una forza di ripristino agisce sempre sull'oggetto oscillante, che tenta di portare l'oggetto al centro. La dimensione della forza di ripristino è sempre direttamente proporzionale allo spostamento.