Amikor egy részecske egyenes vonalban ide-oda mozog egyensúlyi helyzete körül, akkor a részecske mozgását „egyszerű harmonikus mozgásnak” nevezzük. beszéljünk egyszerű harmonikus mozgáspéldákat.
- Egy óra inga
- Gitárhúrok oszcillációja
- Autó felfüggesztés
- Hallás
- Bungee jumping
- Hinta
- Newton bölcsője
- Egy test mozgása a föld közepén átfúrt lyukban
- Rugókra terhelt tömeg
- Blokk oszcillációja folyadékban
- Torziós inga
- Golyó oszcillációja légkamrában
Egy óra inga
Ha egy ponttömegnek súlytalan, nyújthatatlan és tökéletesen rugalmas húrja van, amely merev támaszra van felfüggesztve, akkor az ilyen elrendezést egyszerű ingának nevezik. Ha a ponttömeget kissé eltoljuk az egyik oldalra és elengedjük. Aztán ilyen körülmények között a egyszerű inga hintázni kezd, ide-oda az átlagos helyzetéből. Egy egyszerű inga középhelyzetéből egyenes vonalban történő kilengése az egyszerű harmonikus mozgás példája.
Gitárhúrok oszcillációja
Az olyan hangszer, mint a gitárhúrok, az egyszerű harmonikus mozgás példája. Amikor megrángatunk egy gitárhúrt, a húr elkezd ide-oda mozogni. Először a gitárhúrok előre, majd az ellenkező irányba mozognak. Ez a mozgás vibrációt okoz. Ezek a gitárhúrok által keltett rezgések létrehozzák hang hullámok amit az emberi fül zeneként hall
Autó felfüggesztés
Az autó felfüggesztési rendszere rugókat tartalmaz, mivel a rugók rugalmassági tulajdonsággal rendelkeznek, ha bármilyen ütés esetén a rugó összenyomódik, ami az autó kerekeinek felemelkedését eredményezi anélkül, hogy a karosszéria ténylegesen felemelkedne. Hasonlóképpen, ha a rugók kitágulnak, a kerék leesését okozza anélkül, hogy az autó ténylegesen leesne. test ez ide-oda mozgást okoz, ami egyszerű harmonikus mozgás. Bár ez a fajta mozgás csillapító, ami azt jelenti, hogy egy idő alatt csökken. Ez az egyszerű harmonikus mozgás csökkenti azt a sokkot, amelyet az utasok kapnak, amikor egy autó ráütközik.
Hallás
Az egyszerű harmonikus mozgásnak köszönhető, hogy az élő szervezet képes hallani. Amikor a vibráló molekulák a dobhártyánkra érkeznek, a dobhártyánk megremeg. Ezek a dobhártyánkban keltett rezgések átadódnak az élőlények agyába. Idővel ezek a részletek a hallóidegeken keresztül jutnak el a szervezet agyába, majd az agy ezeket a rezgéseket érzékelhető hangokká alakítja át.
Bungee jumping
Egyszerű harmonikus mozgáspéldákat is láthatunk sportágainkban, például a bungee jumpingban. Egy olyan kalandos sportban, mint a bungee jumping, egy hosszú visszahúzó kábelt kötnek az ember lábához. Ezután a személy bungee jumping ugrásokat hajt végre egy adott magasságban lévő platformról.
Amikor a személy leugrik a szikláról, a visszahúzódó kábel miatt visszahúzódik, és a gravitáció hatására ismét lefelé mozdul; ez folytatódik. Ahogy az ismétlődő ide-oda mozgás megfigyelhető a bungee jumpingban, ez egy példa az egyszerű harmonikus mozgásra.
Hinta
A hinták könnyen láthatók vidámparkokban, kertekben, iskolákban stb. A hintában látható mozgást egyszerű harmonikus mozgásnak nevezzük, mert a hintázás során a rajtuk ülő gyermek megtapasztalja a rá ható erőt, amely egyenesen arányos az elmozdulásával, ill. az egyensúlyi helyzet felé irányul. Ez okozza a hinta oda-vissza, ismétlődő mozgását, egyszerű harmonikus mozgást okozva.
Newton bölcsője
Egyszerű harmonikus mozgás látható benne Newton bölcsője. Ez egy olyan készülék, amely megmutatja az elvet a lendület megőrzése és az energiamegmaradás elve.
A Newton-bölcső 5 db fémgolyóból áll, melyek zsinórral vannak felfüggesztve, így a gömbök mozgása egy helyen történik. Minden golyót úgy kell elhelyezni, hogy minden gömb nyugalomban legyen, és minden golyó érintkezzen a szomszédos labdával. Newton bölcsőben, amikor a legvégső gömböt kivesszük a nyugalmi helyzetből, meghúzzuk és elengedjük, a gömb ingaszerűen lendülni kezd, és a felszabaduló gömb eltalálja a szomszédos labdát.
Amikor a szomszédos gömb érintkezik a felszabaduló gömbbel, az elengedett golyóból származó energia és lendület a három nyugalmi golyón keresztül a másik legvégső gömbön lévő végső golyóhoz jut. Az energia- és lendületátvitel hatására a labda ugyanolyan sebességgel mozog, mint az első golyó. Ha egynél több gömböt húzunk fel és engedünk el, akkor a nyugvó gömbök végétől ugyanannyi golyó indul el, amennyit elengedünk. Itt láthatjuk a golyók oszcillációját (oda-vissza). Egyszerű harmonikus mozgást mutatnak.
Egy test mozgása a föld közepén átfúrt lyukban
Képzeljük el, ha van egy alagútunk a Föld középpontján keresztül, és egy test, amelynek belsejében tömeg szabadul fel. Ekkor a gravitációs vonzás hatására a testre ható erő a Föld közepe felé mozdul el. Itt a test soha nem esik a földlyuk másik oldalára a 'g gravitációs állandó változása miatt, amely a felszínen a maximum, a Föld középpontjában pedig nulla.
Amikor a test a Föld közepe felé zuhan, akkor csak a középpontot éri el, majd ismét gravitációs erő hat rá, aminek következtében az ellenkező irányba ismét visszamozdul. Ez a folyamat folyamatosan zajlik. A testnek ez a periodikus mozgása a földlyukon belül egy egyszerű harmonikus mozgás. Ez azonban az egyszerű harmonikus mozgás elméleti példája.
Rugókra terhelt tömeg
ha a rugók alsó végére egy tömeget felfüggesztünk, akkor a súlya miatt a rugó hossza megnő. A rugók rugalmassága miatt helyreállító erőt fejt ki, melynek hatására ismét az ellenkező irányba mozdul el. Amikor húzzuk, a masszát kissé lefelé felfüggesztjük és elengedjük. Ezután fel-le oszcillál a terhelt tömeggel együtt, ami az egyszerű harmonikus mozgás példája.
Blokk oszcillációja folyadékban
A blokk oszcillációja folyadékban is egy példa az egyszerű harmonikus mozgásra. Ha a blokkot kissé lenyomjuk a folyadékba és elhagyjuk, az egyszerű harmonikus mozgást mutatva elkezd fel-le oszcillálni a folyadékban.
Torziós inga
A torzió inga egy példa szögletes egyszerű harmonikus mozgás. A torziós inga egy vékony huzalra felfüggesztett korongból áll. Ha elcsavarják és elengedik, egyszerű harmonikus mozgást végezve előre-hátra mozog. A hinta helyén torziós inga forog. Az ilyen típusú ingákat mechanikus karórákban használják.
Golyó oszcillációja légkamrában
Egy hosszú nyakú légkamrában lévő labda egyszerű harmonikus mozgást is mutat. Tegyük fel, hogy egy légkamra nyakában lévő labdát légnyomással bír. A tartályban a légnyomás atmoszférikus. Ha kissé lenyomjuk a labdát a légkamra nyakában, a labda fel-le oszcillálni kezd, egyszerű harmonikus mozgást mutatva.
