การสั่นเทียบกับ Simple Harmonic Motion
การสั่นและการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายคือการเคลื่อนที่แบบเป็นระยะสองรอบที่กล่าวถึงในวิชาฟิสิกส์ แนวความคิดของการแกว่งและการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น กลศาสตร์ ไดนามิก การเคลื่อนที่ของวงโคจร วิศวกรรมเครื่องกล คลื่นและการสั่นสะเทือน และสาขาอื่นๆ จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ถูกต้องในแนวคิดเหล่านี้เพื่อที่จะเป็นเลิศในสาขาดังกล่าว ในบทความนี้ เราจะพูดถึงการสั่นและการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คำจำกัดความของการสั่นและการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย การประยุกต์ ตัวอย่างบางส่วนสำหรับการเคลื่อนที่และการสั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ความคล้ายคลึงกัน และสุดท้ายคือความแตกต่างระหว่างการสั่นและฮาร์มอนิกอย่างง่าย การเคลื่อนไหว
การสั่น
การสั่นเป็นการเคลื่อนที่แบบเป็นระยะ ความผันผวนมักจะถูกกำหนดให้เป็นรูปแบบที่ซ้ำซากเมื่อเวลาผ่านไป การแกว่งอาจเกิดขึ้นเหนือจุดสมดุลตรงกลางหรือระหว่างสองสถานะ ลูกตุ้มเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับการเคลื่อนที่แบบแกว่ง การแกว่งส่วนใหญ่เป็นไซนัส กระแสสลับเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับการแกว่ง ในลูกตุ้มอย่างง่าย บ๊อบจะสั่นเหนือจุดสมดุลตรงกลาง ในกระแสสลับ อิเล็กตรอนจะสั่นภายในวงจรปิดเหนือจุดสมดุล การสั่นมีสามประเภท ประเภทแรกคือการแกว่งแบบไม่แดมป์ซึ่งพลังงานภายในของการแกว่งจะคงที่ การสั่นประเภทที่สองคือการสั่นแบบแดมเปอร์ ในกรณีของการสั่นแบบแดมเปอร์ พลังงานภายในของการสั่นจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ประเภทที่สามคือการแกว่งบังคับ ในการบังคับแกว่ง แรงจะถูกนำไปใช้กับลูกตุ้มโดยแปรผันเป็นระยะกับลูกตุ้ม
การเคลื่อนไหวฮาร์โมนิกอย่างง่าย
การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายถูกกำหนดให้เป็นการเคลื่อนไหวที่อยู่ในรูปของ a=– (ω2) x โดยที่ “a” คือความเร่งและ “x” เป็นการกระจัด จากจุดสมดุล คำว่า ω เป็นค่าคงที่ การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายต้องการแรงในการฟื้นฟู แรงคืนสภาพอาจเป็นสปริง แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็ก หรือแรงไฟฟ้า การสั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายจะไม่ปล่อยพลังงานออกมา พลังงานกลทั้งหมดของระบบถูกอนุรักษ์ไว้ หากไม่ใช้การอนุรักษ์ ระบบจะเป็นระบบฮาร์มอนิกแบบแดมเปอร์ มีการประยุกต์ที่สำคัญหลายอย่างของการสั่นฮาร์มอนิกอย่างง่าย นาฬิกาลูกตุ้มเป็นหนึ่งในระบบฮาร์มอนิกที่เรียบง่ายที่สุดที่มีอยู่ จะเห็นได้ว่าคาบของการแกว่งไม่ขึ้นกับมวลของลูกตุ้ม หากปัจจัยภายนอก เช่น แรงต้านของอากาศ ส่งผลต่อการเคลื่อนไหว แรงสั่นสะเทือนจะลดลงในที่สุดและจะหยุดลง สถานการณ์ในชีวิตจริงมักจะสั่นคลอนอยู่เสมอระบบมวลสปริงที่สมบูรณ์แบบยังเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับการสั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย แรงที่เกิดจากความยืดหยุ่นของสปริงทำหน้าที่เป็นแรงฟื้นฟูในสถานการณ์นี้ การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายยังสามารถใช้เป็นการฉายภาพของการเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยความเร็วเชิงมุมคงที่ ที่จุดสมดุล พลังงานจลน์ของระบบจะกลายเป็นค่าสูงสุด และที่จุดหักเห พลังงานศักย์จะกลายเป็นค่าสูงสุดและพลังงานจลน์จะกลายเป็นศูนย์
Simple Harmonic Motion กับการสั่นต่างกันอย่างไร
• การเคลื่อนที่แบบฮาร์โมนิกอย่างง่ายคือกรณีพิเศษของการสั่น
• การเคลื่อนที่แบบฮาร์โมนิกอย่างง่ายเป็นไปได้ในทางทฤษฎีเท่านั้น แต่การสั่นเป็นไปได้ในทุกสถานการณ์
• พลังงานรวมของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายนั้นคงที่ ในขณะที่พลังงานรวมของการแกว่ง โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องคงที่