Amplituda oscilace: 11 kompletních rychlých faktů

Pravidelná změna fyzikální veličiny kolem centrálních bodů je známá jako oscilace. Stav se mění mezi dvěma extrémními body.

Maximální posunutí oscilace ze střední polohy na obě strany bodů je známé jako amplituda oscilace. Udává se také jako velikost změny oscilující veličiny.

Konstantní pohyb libovolné proměnné nebo objektu mezi dvěma pevnými body sem a tam je znám jako oscilace. Špičková hodnota nebo posunutí, kterého oscilační objekt dosáhne, je znám jako jeho amplituda. Kyvadlo, pružiny, kytarové struny jsou příklady oscilace. Na výše uvedeném obrázku se koule pohybuje z bodu O do bodu A a poté odtud do bodu O a poté do B. Při výpočtu délky mezi O a A nebo O a B získáme amplitudu oscilace.

Amplituda oscilačního vzorce

Amplituda oscilace je reprezentována jako A. Pro oscilace v plném rozsahu je velikost odvozena jako 2A. Protože oscilace je periodická funkce, její vlnová rovnice je reprezentována jako sinusová nebo kosinová funkce. Vzorec pro amplitudu oscilace je; 

x = A sin ωt

or

x = A cos ωt

x je posunutí částice

A je maximální amplituda

ω je úhlová frekvence

t je časový interval

Φ je fázový posun

Frekvence oscilačních jednotek

Frekvence vám poskytne znalosti o oscilacích za jednotku sekundy. Udává se také jako cyklus dokončený za 1 sekundu. Jeden cyklus znamená jednu úplnou oscilaci.

Frekvence je reprezentována jako f. Vztah mezi frekvencí a časovým obdobím je dán jako;

f = 1/T

f je frekvence a T je časové období oscilace.

Jednotka frekvence SI je uvedena jako;

f = 1 cyklus / 1 sekunda

Jednotkou frekvence je tedy Hertz, Hz.

Amplituda oscilační pružiny

Pohyb pružiny je příkladem oscilace. Když pružinu stiskneme nebo zatáhneme, začne se pohybovat nepřetržitě. Tento typ spojitého pohybu je známý jako jednoduchý harmonický pohyb.

Pružina může být ve dvou uspořádání;

• Vertikální systém
• Horizontální systém

Vertikální systém

Zde, jak je znázorněno na obrázku, je provázek upevněn v bodě a visí svisle. Když zátěž visí na pružině, natáhne se na délku y a poté začne oscilovat. Obrázek ukazuje maximální a minimální výtlak jako +A a -A.

Úhlová frekvence je dána jako:

t = k/m

Kde;

t = 2f

Rovnice řešení oscilace pružiny je:

x = A sin ωt

Horizontální systém

Amplituda jakéhokoli druhu jednoduchého harmonického pohybu používá danou rovnici;

x = A sin ωt

Projekt energie se mění v každém bodě mezi kinetickou a potenciální energie. Celková energie zůstává vždy konstantní. Dostáváme tedy;

E_celkem = U + k

Rovnice polohy a rychlosti kmitání je definována jako;

x = A cos ωt

Použití goniometrické identity:

cos² + hřích² = 1

a

ω² = k/m

Dostaneme:

E_celkem = 1/2 KA²

Tato rovnice představuje vztah mezi celkovou energií pružinového systému a amplitudou. Daná rovnice se tedy používá k výpočtu amplitudy oscilace pružiny.

Amplituda oscilačního kyvadla

Kyvadlo je malý bob přivázaný k niti. Houpá se a generuje oscilaci. Amplituda oscilace kyvadla se měří jako maximální posunutí, které bob pokrývá, počínaje od centrální polohy. Centrální poloha je počáteční poloha bobu, když je v klidové poloze. Někteří toto označují jako původ resp rovnováha pozice. Od tohoto bodu se kyvadlo pohybuje tam a zpět. Největší vzdálenost, kterou bob překoná na obou stranách, je jeho „amplituda“. Na obou stranách zůstává amplituda stejná. Pokud například bob pokrývá 3 cm na levé straně, bude se ve stejné míře přemísťovat na pravé straně.

Amplituda oscilačních jednotek

Ampitude je maximální délka, kterou částice pokrývá ze své rovnovážné polohy. Protože amplituda je ujetá vzdálenost, její jednotka je metr, který je 'm'. Měřič je standardní jednotkou amplitudy, ale používají se i jiné jednotky. Kilometr km ', centimetr cm,' a milimetr mm 'jsou některé další jednotky.

Amplituda oscilace jednoduchého kyvadla

Jednoduché kyvadlo je zvláštní typ kyvadla, jehož velikost bobu je mnohem menší než vzdálenost těžiště objektu a bod zavěšení. Amplituda jednoduchého kyvadla nemá na časové období žádný vliv. S nárůstem amplitudy se zvyšuje i obnovovací síla, která účinek ruší.

Při porovnání oscilace jednoduchého kyvadla s rovnoměrným kruhovým pohybem získáme následující rovnici řešení;

x = A cos ωt

x pro okamžitý výtlak

ω je úhlová frekvence

t je pro časové intervaly.

Tato rovnice se používá, když je za extrémní bod považován počáteční bod oscilace kyvadla. V případě, že oscilace začíná od střední polohy, rovnice se stane;

x = A sin ωt

Amplituda oscilačního diagramu

Oscilace je jednoduchý harmonický pohyb, jehož rovnici lze znázornit jako funkci sinus a kosinus. Proto je jeho diagram znázorněn jako vlnový graf.

Pokud oscilující proměnná prochází pravidelným pohybem tam a zpět, pak špičková hodnota, kterou částice vytlačí, vydává amplitudu proměnné. U všech typů diagramů zůstává amplituda stejná: maximální posunutí vln.

Amplituda kmitání částice

Absolutní délka vibrací nebo posunutí sinusové oscilace z rovnovážné polohy je její amplituda. Je to maximální velikost periodicky se měnící částice. Rozdíl jakékoli fyzické částice od její krajní polohy a střední polohy určuje její amplitudu.

Jednoduše nám říká velikost oscilace částic. Vzorec pro sinusové oscilace je;

y = A sin ωt

kde | A | je absolutní hodnota A.

Proměnná amplitudy představuje sinusovou oscilaci. Poskytuje vychýlení částice z jejího středního bodu na kladnou nebo zápornou hodnotu. Posun částic je amplituda částic. Příčnou vlnu lze popsat její rozlišovací amplitudou. Každá frekvence částic, například struna, kyvadlo a pružina, má amplitudu.

Jak zjistit amplitudu oscilace

Pro zjištění amplitudy oscilace je použit obecný vzorec;

x = A sin ωt + Φ

Kde,

x je posunutí částice

A je maximální amplituda

ω je úhlová frekvence

t je časový interval

Φ je fázový posun.

Například kyvadlo se hýbe s úhlovou rychlostí = π radiánů a fázovým posuvem = 0. Pak je amplituda kyvadla, která pokrývá 14 cm za 8.50 sekundy;

x = A sin ωt + Φ = A sint (0.14*0.85) + 0 = 146 cm

Potom lze amplitudu snadno zjistit zkoumáním rovnice. V tomto případě je amplituda 6.

Další případ je, když je k dispozici graf oscilace. Zde můžeme vidět maximální posun vlny na obou stranách. Amplituda je tedy 5.

Frekvence kmitání systému pružinové hmoty

Ve výše uvedeném systému hmotnosti pružiny se přidáním zatížení pružina posune do vzdálenosti y a oscilace ji natáhne do další polohy x.

Podle Hookova zákona.

F = ky

Z diagramu to vidíme

W = mg = ky

Z diagramu volného těla vidíme, že váha působí dolů. Setrvačná síla, která je ma, působí vzhůru a obnovující síla, která je k (x+y), také působí vzhůru.

Získáme:

ma + k (x+y) – W = 0

Víme, že W = ky, proto získáme:

ma + kx = 0

Dělení m:

a + k/mx = 0

Porovnáním s rovnicí SHM získáme:

f = 1/2 √k/m

Toto je frekvence oscilace systému hmota pružiny. 

Často kladené otázky (FAQ)

Co je to oscilace?

K oscilaci dochází v každé oblasti fyziky a každodenního života.

Oscilace je také opakující se a pohyb částice, objektu nebo množství v čase. Kmitající částice se pohybují kolem střední polohy do krajních bodů na obou stranách. Jednoduché kyvadlo, pružina, houpačky na hřišti jsou příklady oscilace.

Jak se liší oscilace a periodický pohyb?

Pohyb může být dvou typů kmitů nebo periodických pohybů.

Periodický pohyb je pravidelný pohyb částice v pravidelných intervalech. Oscilace je přitom jen pohybem sem a tam vibrujícího předmětu. Každý oscilační pohyb je periodický, ale opak nemusí být pravdivý. Země se otáčí kolem Slunce, což je periodická funkce, protože se po určité době stále opakuje. Houpačka je oscilační předmět.

Jaká je amplituda oscilace?

Opakující se pohyb částice je znám jako oscilace.

Rozsah, ve kterém se částice může přemístit, je její amplituda. Posun se měří ze střední polohy na obě strany krajní polohy. 'A' představuje amplitudu oscilace a její standardní jednotkou je metr.

Je oscilace jednoduchý harmonický pohyb?

Pohyb úměrný posunu a pod účinkem zpomalující síly je známý jako jednoduchý harmonický pohyb.

SHM je oscilační pohyb. Nebo můžeme říci, že oscilace je a jednoduchý harmonický pohyb. Například pružina se pohybuje pod vlivem Hookeova zákona a její pohyb je úměrný výtlaku. Jedná se tedy o oscilaci SHM.

Jaká je rovnice oscilujících částic?

Oscilace je jednoduchý harmonický pohyb.

Rovnice oscilace je následující;

x = A sin ωt + Φ

Kde,

x je posunutí částice

A je maximální amplituda

 ω je úhlová frekvence

t je časový interval

Φ  je fázový posun