物理學(xué)中的振蕩和周期運(yùn)動

振蕩是指在兩個(gè)位置或狀態(tài)之間重復(fù)的來回移動。振蕩可以是以規(guī)則周期重復(fù)自身的周期性運(yùn)動,例如正弦波-如擺錘左右擺動時(shí)**運(yùn)動的波,或彈簧的上下運(yùn)動重量。振蕩運(yùn)動發(fā)生在平衡點(diǎn)或平均值附近。它也被稱為周期性運(yùn)動。

科普_1

單個(gè)振蕩是一段時(shí)間內(nèi)的完整運(yùn)動,無論是上下還是并排運(yùn)動。

10振蕩器11 12

振蕩器是一種在平衡點(diǎn)附近運(yùn)動的裝置。在鐘擺時(shí)鐘中,每次擺動都會從勢能變?yōu)閯幽堋T跀[動的頂部,勢能處于**值,并且該能量在下降時(shí)轉(zhuǎn)換為動能并被驅(qū)動到另一側(cè)?,F(xiàn)在又回到頂部,動能下降到零,勢能再次很高,為返回?cái)[動提供動力。擺動的頻率通過齒輪平移以標(biāo)記時(shí)間。如果時(shí)鐘未被彈簧校正,擺錘將隨著時(shí)間的推移失去摩擦能量?,F(xiàn)代計(jì)時(shí)器使用石英和電子振蕩器的振動,而不是懸垂的運(yùn)動。

振蕩運(yùn)動19 20

機(jī)械系統(tǒng)中的振蕩運(yùn)動并排擺動。它可以通過釘子和狹縫轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(盤旋)。通過相同的方法可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動改變?yōu)檎袷庍\(yùn)動。

振蕩系統(tǒng)

振蕩系統(tǒng)是來回移動的物體,經(jīng)過一段時(shí)間后反復(fù)返回其初始狀態(tài)。在平衡點(diǎn),沒有凈力作用在物體上。這是擺錘擺動時(shí)的點(diǎn)'s處于垂直位置。恒定力或恢復(fù)力A在物體上cts產(chǎn)生振蕩運(yùn)動。

振蕩變量

  • 幅度是距平衡點(diǎn)的**位移。如果擺錘在開始返回行程之前從平衡點(diǎn)擺動一厘米,則振蕩幅度為一厘米。
  • 周期是物體完成往返所需的時(shí)間,回到它的初始位置。如果鐘擺從右側(cè)開始并需要一秒鐘向左行進(jìn),另一秒鐘返回右側(cè),則其周期為兩秒鐘。周期通常以秒為單位測量。
  • 頻率是每單位時(shí)間的周期數(shù)。頻率等于1除以周期。頻率以赫茲或每秒周期測量。

簡單諧波運(yùn)動

當(dāng)恢復(fù)力與位移成正比并且作用于與位移相反的方向時(shí),可以使用正弦和余弦函數(shù)來描述簡單諧波振蕩系統(tǒng)的運(yùn)動。一個(gè)例子是附著在彈簧上的重量。當(dāng)重量靜止時(shí),它's處于平衡狀態(tài)。如果減重,則質(zhì)量(勢能)上的凈恢復(fù)力為'。當(dāng)它's釋放時(shí),它獲得動量(動能)并不斷移動超過平衡點(diǎn),獲得勢能(恢復(fù)力),將促使它再次振蕩。

來源并進(jìn)一步閱讀

  • 菲茨帕特里克,理查德。"振蕩和波浪:引言,"第二版Boca-Raton:CRC Press,2019。
  • Mittal,P.K。"振蕩,波浪和聲學(xué)。"印度新德里:I.K.國際出版社,2010年。

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