Harmooniline võnkumine
Allikas: Vikipeedia
Harmooniliseks võnkumiseks ehk siinusvõnkumiseks nimetatakse mis tahes võnkumist, mida saab kirjeldada siinusfunktsiooni või koosinusfunktsiooni abil ja sellise võnkumise võrrandit nimetatakse harmoonilise võnkumise võrrandiks:
- x = A sin φ
- x - hälve tasakaaluasendist
- A - maksimaalne hälve ehk võnkumise amplituud
- φ- võnkumise faas (φ = ωt)
kus x on hälve tasakaaluasendist, ω on nurkkiirus, t on aeg ning f on sagedus. Siinuse all paiknevat avaldist (ω t) või (2 π f t)-d nimetatakse faasiks.
Harmooniline võnkumine (siinusvõnked) tekib siis, kui direktsioonijõud on võrdeline hälbega.
Kõige lihtsamat korrapärast harmoonilist võnkumist iseloomustab sinusoid.
Harmoonilise võnkumise võrrand:
- x = A sin(ωt)+φ0
Võnkumiste konstandid - parameetrid, mis ajas ei muutu:
- suurust A, mis väljendab võnkuva keha maksimaalset kõrvalekallet tasakaaluasendist, nimetatakse amplituudiks.
- aja t kordajat ω nimetetakse võnkumise nurksageduseks.
- liidetavat φ0 nimetatakse algfaasiks.
Ajas muutuvad suurused:
Siinusfunktsiooni periood on 2π ja võnkeperioodiks tuleb faas 2π
- A sin (ωt+φ0) = A sin [2π + (ωt+φ0)]
- võnkeperiood on T = 2π/ω
- või ω = 2π / T
Võnkeperioodi pöördväärtust nimetatakse võnkesageduseks. f = 1 / T = ω / 2π
Sõna "harmooniline" pärineb ise muusikast, mis oli vanasti üks füüsika osi. Muusikas tähendab harmoonia helide tonaalsuste sobivust - nagu selgub, on seegi kirjeldatav püsiva sagedusega võnkumiste abil.