Verschil tussen oscillatie, vibratie en eenvoudige harmonische beweging

Belangrijkste verschil - Oscillatie, vibratie en eenvoudige harmonische beweging

Oscillatie, vibratie en eenvoudige harmonische beweging zijn termen die worden gebruikt om herhaalde bewegingen te beschrijven. De grootste verschil tussen oscillatie, vibratie en eenvoudige harmonische beweging is dat oscillatie verwijst naar elke herhaalde variatie rond een centrale waarde, terwijl de termijn vibratie verwijst specifiek naar mechanische oscillaties. Eenvoudige harmonische beweging verwijst naar gevallen waarin een voorwerp oscilleert rond een evenwichtspositie onder een herstelkracht die recht evenredig is met de verplaatsing van het object.

Wat is een Oscillatie

Een oscillatie is een periodieke variatie rond een centrale waarde. Als een kind bijvoorbeeld op een schommel slingert en haar vriend haar duwt telkens wanneer de schommel haar tegemoetkomt, kan de beweging van het kind worden gezien als een "oscillatie". Echter, de term oscillatie is geen term die uitsluitend wordt gebruikt om mechanische oscillaties te beschrijven. Bijvoorbeeld, neutrino-oscillaties verwijzen naar het feit dat neutrino's regelmatig hun smaak veranderen: ze veranderen van elektronneutrinos naar muon-neutrino's, en dan naar tau-neutrino's en weer terug.

Wat is een vibratie

Een trilling is ook een soort oscillatie, maar de term wordt gebruikt om te labelen mechanisch oscillaties. Er zijn twee soorten mechanische trillingen: natuurlijk en geforceerd. Als u een object dat zich vrij bevindt om van de evenwichtspositie te verplaatsen enigszins verplaatst, zal het object gaan oscilleren rond het evenwichtspunt. Hier zal het object oscilleren op een frequentie die bekend staat als de eigenfrequentie van het object. Dit is een voorbeeld van natuurlijke vibratie. EEN gedwongen trilling treedt op wanneer een externe entiteit het object dwingt om met een bepaalde frequentie te bewegen. In ons voorbeeld van een kind op een schommel, als haar vriend de schommel terugtrekt en de schommel alleen heen en weer beweegt, is dat een voorbeeld van een natuurlijke vibratie. Als de vriend echter elke keer als hij neerkomt op de schommel duwt, is dit een voorbeeld van een geforceerde vibratie.

Wat is een eenvoudige harmonische beweging

Simple Harmonic Motion is een soort oscillatie van een object waarbij er een herstellende kracht is, recht evenredig met verplaatsing, die probeert het object terug te brengen naar de evenwichtspositie. Dientengevolge is de richting van de herstelkracht altijd tegengesteld aan de verplaatsingsrichting op een gegeven moment.

Het is mogelijk om wiskundige eenvoudige harmonische beweging te beschrijven met behulp van trigonometrische functies. De verplaatsing van een object in eenvoudige harmonische beweging kan wiskundig worden weergegeven met behulp van een sinus- of cosinusfunctie. Laten we bijvoorbeeld de verplaatsing nemen als:

 

De snelheid van het object wordt dan gegeven door:

Dan wordt de versnelling:

Nu kunnen we deze grafieken plotten om te zien hoe verplaatsing, snelheid en versnelling variëren met de tijd:

Hoe verplaatsing, snelheid en versnelling variëren met de tijd in eenvoudige harmonische beweging.

De grafieken onthullen dat het object het snelst is wanneer het door de evenwichtspositie gaat. Uit onze eerdere vergelijkingen kunnen we zien dat deze maximale snelheid is , (waar  is de amplitude van verplaatsing). De versnelling is maximaal wanneer het object zich in de uiterste positie bevindt en deze maximale versnelling wordt gegeven door .

Verschil tussen oscillatie, vibratie en eenvoudige harmonische beweging

Oscillatie is een herhalende verandering in een hoeveelheid rond een centrale waarde.

vibratie is een mechanische oscillatie.

Simpele harmonische beweging is een soort beweging waarbij een herstelkracht altijd inwerkt op het oscillerende object, dat probeert het object naar het midden te brengen. De grootte van de herstelkracht is altijd recht evenredig met de verplaatsing.