Unterschied zwischen Oszillation, Vibration und einfacher harmonischer Bewegung

Hauptunterschied - Schwingung, Vibration und einfache harmonische Bewegung

Oszillation, Vibration und einfache harmonische Bewegung sind Begriffe, die zur Beschreibung wiederholter Bewegungen verwendet werden. Das Hauptunterschied zwischen Schwingung, Vibration und einfacher harmonischer Bewegung ist das Schwingung bezieht sich auf jede wiederholte Änderung um einen zentralen Wert, während der Begriff Schwingung bezieht sich speziell auf mechanische Schwingungen. Einfache harmonische Bewegung bezieht sich auf Fälle, in denen ein Objekt unter einer Rückstellkraft um eine Gleichgewichtsposition oszilliert Das ist direkt proportional zur Verschiebung des Objekts.

Was ist eine Oszillation?

Eine Schwingung ist eine periodische Variation um einen zentralen Wert. Wenn zum Beispiel ein Kind auf einer Schaukel schwingt und seine Freundin es jedes Mal drückt, wenn die Schaukel auf sie zukommt, kann die Bewegung des Kindes als eine „Schwingung“ betrachtet werden. Jedoch der Begriff Schwingung ist kein Begriff, der ausschließlich zur Beschreibung mechanischer Schwingungen verwendet wird. Zum Beispiel, Neutrinooszillationen verweisen auf die Tatsache, dass Neutrinos regelmäßig ihren Geschmack ändern: Sie wechseln von Elektron-Neutrinos zu Myon-Neutrinos und dann zu Tau-Neutrinos und wieder zurück.

Was ist eine Vibration?

Eine Schwingung ist auch eine Art Schwingung, aber der Begriff wird zur Kennzeichnung verwendet mechanisch Schwingungen. Es gibt zwei Arten von mechanischen Schwingungen: natürliche und erzwungene. Wenn Sie ein Objekt, das sich frei aus seiner Gleichgewichtsposition bewegen kann, leicht verschieben, beginnt das Objekt um den Gleichgewichtspunkt zu oszillieren. Hier schwingt das Objekt mit einer Frequenz, die als Eigenfrequenz des Objekts bekannt ist. Dies ist ein Beispiel für natürliche Schwingungen. EIN gezwungen Vibration tritt auf, wenn eine externe Entität das Objekt zwingt, sich mit einer bestimmten Frequenz zu bewegen. In unserem Beispiel für ein Kind auf einer Schaukel ist es ein Beispiel für eine natürliche Vibration, wenn ihre Freundin die Schaukel zurückzieht und die Schaukel von alleine auf und ab bewegt. Wenn der Freund jedoch jedes Mal, wenn er herunterkam, die Schaukel stieß, ist dies ein Beispiel für eine erzwungene Vibration.

Was ist eine einfache harmonische Bewegung?

Simple Harmonic Motion ist eine Art Schwingung eines Objekts, bei der eine Rückstellkraft vorhanden ist, die direkt proportional zur Verschiebung ist und versucht, das Objekt wieder in die Gleichgewichtsposition zu bringen. Folglich ist die Richtung der Rückstellkraft zu einer gegebenen Zeit immer entgegengesetzt zur Verschiebungsrichtung.

Einfache harmonische Bewegungen können mathematisch mit trigonometrischen Funktionen beschrieben werden. Die Verschiebung eines Objekts in einer einfachen harmonischen Bewegung kann mathematisch entweder mit einer Sinus- oder einer Cosinusfunktion dargestellt werden. Nehmen wir zum Beispiel die Verschiebung als:

 

Die Geschwindigkeit des Objekts ist dann gegeben durch:

Dann wird die Beschleunigung:

Jetzt können wir diese Diagramme zeichnen, um zu sehen, wie sich Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung mit der Zeit ändern:

Wie sich Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung mit der Zeit in einfachen harmonischen Bewegungen ändern.

Die Diagramme zeigen, dass das Objekt am schnellsten ist, wenn es die Gleichgewichtsposition passiert. Aus unseren früheren Gleichungen können wir sehen, dass diese maximale Geschwindigkeit ist , (woher  ist die Amplitude der Verschiebung). Die Beschleunigung ist maximal, wenn sich das Objekt an seiner äußersten Position befindet und diese maximale Beschleunigung ist gegeben durch .

Unterschied zwischen Oszillation, Vibration und einfacher harmonischer Bewegung

Schwingung ist eine sich wiederholende Änderung einer Größe um einen zentralen Wert.

Vibration ist eine mechanische Schwingung.

Einfache harmonische Bewegung ist eine Bewegungsart, bei der eine Rückstellkraft immer auf das oszillierende Objekt wirkt, wodurch versucht wird, das Objekt in die Mitte zu bringen. Die Größe der Rückstellkraft ist immer direkt proportional zur Verschiebung.