Fizyka dla każdego

ruch harmoniczny

Materiały: 1 · strona 1 z 1.

RSS materiałów na ten temat

Ruch harmoniczny, definicje, ciało na sprężynie

Ruch harmoniczny, definicje

1. Ruch w którym siła wprawiająca ciało w ruch jest proporcjonalna do wychylenia i ma zwrot przeciwny do wychylenia

\overrightarrow{F} = - k\overrightarrow{x}

k - współczynnik charakteryzujący oscylator

x - wychylenie z położenia równowagi

2. Ruch, w którym wychylenia z położenia równowagi zmieniają się zgodnie ze zmianą funkcji sinus, czyli są sinusoidalnie zmienne

x(t) = Asin(ωt + φ)

\omega = \frac {2\pi}{\top}

A - amplituda

ω - częstość kołowa

φ - faza początkowa ruchu (kąt wychylenia z położenia równowagi w chwili rozpoczęcia pomiaru czasu)

Równania ruchu oscylatora harmonicznego

  • oznaczenia :

x - wychylenie ze stanu równowagu ( położenia zero )
A - amplituda drgań ( maksymalne wychylenie )
T - okres, jednostka [s]
f - częstotliwość drgań, jednostka [Hz]
φ - przesunięcie fazowe

  • związki :

\omega={{\alpha}\over{t}}={{2\pi}\over{T}}={2{\pi}f}

ponieważ α jest wyrażone w radianach.

Ponadto nie powinno używać się do opisu częstości kołowej jednostki Hz (chociaż jest to poprawne). Preferowany zapis: s −1

  • położenie (przemieszczenie)

x = Asin(ωt + φ)

  • prędkość

V = Vmaxcos(ωt + φ)

Vmax = ωA

  • prędkość ( skąd to się bierze  ;)

Prędosć jest pochodną położenia po czasie , więc :
V = {{dx}\over{dt}} = {{d}\over{dt}}(A \sin(\omega t + \phi))=Acos(\omega t + \phi)\omega = (A{\omega})cos(\omega t + \phi)

  • przyspieszenie (zwrot siły wypadkowej)

a = − amaxsin(ωt + φ)

amax = ω2A

Związki dla ciężarka drgającego na sprężynie

k = m \omega ^2 => \omega = \sqrt{\frac{k}{m}}

F = − mω2Asin(ωt + φ)

\top = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}

Siła, prędkość, przyspieszenie w ruchu harmonicznym

F = − Asin(ωt + φ)

ωt + φ to tzw. faza

F = − kx

− mω2 = Asin(ωt + φ)

Opis zmian siły, prędkości, przyspieszenia

x = Asin(ωt + φ)

V = ωAcos(ωt + φ)

a = − ω2Asin(ωt + φ)

czas x F V a
0 0 0 ωA 0
\frac{1}{4}\top A\sin(\frac{2\pi}{\top}\frac{\top}{4}) mω2A 0 \omega^2A\sin(\frac{2\pi}{\top}\frac{\top}{4})
\frac{1}{2}\top 0 0 ωA 0
\frac{3}{4}\top A mω2A 0 \omega^2A\sin(\frac{2\pi}{\top}\frac{3\top}{4})
\top 0 0 ωA 0
Opublikowano w: Drgania i Fale mechaniczne, sprężystość, ruch harmoniczny Komentarze (0) Czytaj więcej » — Ruch harmoniczny, definicje, ciało na sprężynie
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.