什么是諧波運動(Harmonic Motion)？
簡諧運動是一個振蕩的或重復的系統的概念，如鐘擺、彈簧或行星繞太陽運行的軌道。處于諧波運動中的系統只要內部能量保持不變，就會保存能量和動量。在實際系統中，即非理想系統，由于與分子的碰撞，即使是極小的摩擦也會導致能...
簡諧運動是一個振蕩的或重復的系統的概念，如鐘擺、彈簧或行星繞太陽運行的軌道。處于諧波運動中的系統只要內部能量保持不變，就會保存能量和動量。在實際系統中，即非理想系統，由于與分子的碰撞，即使是極小的摩擦也會導致能量損失。系統要經歷振蕩運動，必須具備兩個主要品質：彈性和慣性；由于牛頓第一定律，所有物體都有慣性。因此，必須存在彈性來源，如彈簧。
諧波運動可以應用于吉他弦的振動。簡單的諧波系統包括一個或多個固定在彈簧或其他彈性源上的振蕩物體，如彈簧上的重物。物體的運動以正弦曲線的形式改變速度。提供物體動量的彈性力隨著離運動中心的距離而增加；物體越遠，施加的彈性力就越大。當物體運動到終點時，這個力就產生了以增加的速度向后移動到循環重復的振蕩路徑的另一端。簡諧運動用于說明這一概念，但不考慮摩擦。
在發動機飛輪轉動時可以看到諧波運動。相比之下，阻尼運動包括摩擦或者其他外力會使系統減速并最終使其達到平衡，或者沒有運動。系統中的摩擦力越大，振蕩物體達到平衡的速度就越快過阻尼只允許在平衡前進行幾個周期的振蕩；臨界阻尼會使振動迅速恢復平衡，如汽車中的減震器；而欠阻尼則會使振動隨時間而減小。更粘性的介質（如水）會產生更多的摩擦力。諧波運動在日常生活中有許多應用任何類型的振動系統，無論是鐘擺、汽車懸掛系統的彈簧還是發動機飛輪的轉動，都會經歷一種阻尼振動形式。例如，了解引起阻尼的摩擦力，就可以計算出保持振動恒定速率所需的驅動力一種和聲系統。在音樂方面也有應用，例如，知道吉他弦的長度，就可以計算出在給定驅動力時的振蕩速率，從而計算出所演奏的音符的頻率。
諧波運動可以應用于吉他弦的振動。簡單的諧波系統包括一個或多個固定在彈簧或其他彈性源上的振蕩物體，如彈簧上的重物。物體的運動以正弦曲線的形式改變速度。提供物體動量的彈性力隨著離運動中心的距離而增加；物體越遠，施加的彈性力就越大。當物體運動到終點時，這個力就產生了以增加的速度向后移動到循環重復的振蕩路徑的另一端。簡諧運動用于說明這一概念，但不考慮摩擦。在發動機飛輪轉動時可以看到諧波運動。相比之下，阻尼運動包括摩擦或者其他外力會使系統減速并最終使其達到平衡，或者沒有運動。系統中的摩擦力越大，振蕩物體達到平衡的速度就越快過阻尼只允許在平衡前進行幾個周期的振蕩；臨界阻尼會使振動迅速恢復平衡，如汽車中的減震器；而欠阻尼則會使振動隨時間而減小。更粘性的介質（如水）會產生更多的摩擦力。諧波運動在日常生活中有許多應用任何類型的振動系統，無論是鐘擺、汽車懸掛系統的彈簧還是發動機飛輪的轉動，都會經歷一種阻尼振動形式。例如，了解引起阻尼的摩擦力，就可以計算出保持振動恒定速率所需的驅動力一種和聲系統。在音樂方面也有應用，例如，知道吉他弦的長度，就可以計算出在給定驅動力時的振蕩速率，從而計算出所演奏的音符的頻率。
- 發表于 2020-09-06 20:06
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- 分類：科學教育
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