7 Příklady harmonických oscilátorů: vyčerpávající poznatky a fakta

Příklady harmonických oscilátorů zahrnují i ​​mechanické příklady; některé zahrnují elektrické příklady a systém, který vykonává jednoduchý harmonický pohyb.

Dále je zmíněno několik harmonický oscilátor příklady:

Kyvadlo

Kyvadlo je závaží zavěšené z bodu osy pro jeho volný tok kývající se do stran. Když je toto kyvadlo vytlačeno ze své rovnovážné polohy, začne se kývat do stran tam a zpět. Kmitání je pravidelné a je v jednoduchém harmonickém pohybu.

Každý systém, který působí jednoduchým harmonickým pohybem, spadá pod harmonický oscilátor. Jednoduchý harmonický oscilátor je typ harmonického oscilátoru. Říká se, že systém je pod jednoduchou harmonickou oscilací, když je vratná síla úměrná posunutí.

V kyvadle hraje vratná síla zásadní roli. Kyvadlu se někdy říká kyvadlo. Nyní, když je bob přemístěn ze své rovnovážné polohy, kývá se harmonicky tam a zpět.

Vratná síla působí na kyvadlo tak, že výkyv kyvadla pomalu klesá a amplituda klesá. Dalším důležitým bodem, který je třeba si zapamatovat, je, že tomu připisuje Hookův zákon kmitání kyvadla.

Subwoofer

Subwoofer je zařízení vytvořené k produkci nízké základní frekvence. Má zvukové frekvence, které jsou nízké. O membráně v subwooferu se říká, že vytváří harmonické oscilace, když subwoofer dodává nízkou zvukovou frekvenci.

Subwoofer je zařízení, které se nachází pod řízeným oscilátorem. Membrána v subwooferu kmitá s konstantní amplitudou a vytváří harmonické oscilace v procesu. Takže toto je vynikající příklad harmonického oscilátoru.

Uvnitř subwooferu je kónus měniče, který vibruje, když zesiluje elektrický proud na zvuk. Tento zvuk není nic jiného než výsledek zpětného a tamějšího harmonického kmitání. A zvuk má nízkou základní frekvenci s nízkou výškou.

Známe nastavení subwooferu a jak to funguje, ale také víme potřebujete vědět přítomnost kužele řidiče. Kužel měniče je mechanickou součástí každého reproduktorového systému. Tento přeměňuje elektrickou energii do zvuku vytvořením vzdušného prostoru uvnitř. A to dává harmonické oscilace.

RLC obvod

V obvodu RLC zavedení rezistoru dává harmonické kmitání jako kombinace LC. Tento rezistor snižuje oscilace v obvodu, čímž vytváří nízkou základní frekvenci a snižuje špičkovou rezonanční frekvenci.

Rezistor přidaný do obvodu RLC snižuje harmonické oscilace. A to je známé jako tlumení. Tlumení je to, co snižuje oscilace a nechává je doznít. Aby obvod RLC správně fungoval jako harmonický oscilátor, měl by být odpor přidán paralelně a sériově.

Takže paralelně by měl být přidán rezistor takovým způsobem, aby oscilace neklesly. A v sériovém rezistoru se musí přidat malý odpor, aby byl odpor v obvodech co nejmenší, takže tlumení neovlivňuje oscilace.

Změnou odporu podle nebo ekvivalentně určením faktoru tlumení změnou odporu v obvodu lze vyvolat a vyřešit problémy, jako jsou dielektrické ztráty v cívkách a kondenzátorech.

V podstatě v RLC oscilátoru vstupují do hry dva typy oscilátorů, mechanický oscilátor a elektrický oscilátor. Jednou z hlavních vlastností obvodu RLC je, že se rozpadá i při oscilacích. Buzený oscilátor poskytuje sinusový signál prostřednictvím harmonických oscilací, jejichž výsledkem je sinusová vlna namísto obdélníkové vlny.

Systém hmota-pružina

Hmotová pružina je systém, kde jsou na pevné podpěře zavěšeny další dvě hmoty. A vyhodnocují se oscilace hmoty z její rovnovážné polohy tam a zpět.

Uvažujme například dvě pružiny mající dvě hmoty, z nichž každá je zavěšena na tuhé podpěře. Pružinová konstanta pro obě pružiny by byla stejná, ale hmotnost se může lišit. Když je hmota vážící lehčí než jiná hmota vážící více pozastavena, perioda oscilací se mění.

Menší hmota bude oscilovat harmonicky méně než hmota, která je větší než méně zavěšená hmota. Uspořádání hmot lze vysvětlit obecnými souřadnicemi obou systémů.

To se provádí zvážením toho, jak daleko systémy oscilují ze své rovnovážné polohy tam a zpět a nakonec se zastaví v důsledku vratné síly, která na ně přirozeně působí.

Systém hmota-pružina se obecně používá u zařízení, kde je vibrační část odsazena od nosného prvku. Například u lehkého střešního systému je tento koncept masové pružiny vložen, aby byl oddělen od jakéhokoli hlučného zařízení, které je vystaveno vysokým vibracím.

Bungee jumping

Bungee jumping je vynikající příklad harmonické oscilace. Také to ukazuje jednoduché harmonické oscilace lepším způsobem. Kmity nahoru a dolů bungee šňůry z její rovnovážné polohy jasně vysvětlují jednoduché harmonické oscilace přítomné v systému.

Základním konceptem harmonického kmitání při bungee jumpingu je, že kmitání nastává po volném pádu skokana. Jumper je navázán na bungee šňůru, která se pohybuje nahoru a dolů z rovnovážné polohy. Závaží, které se má zavěsit na šňůru, je v souladu s délkou šňůry. Tímto způsobem je dodržen Hookeův zákon (F=kx).

Skokan zažije volný pád, po kterém dojde k harmonické oscilaci. Propojka se pohybuje nahoru a dolů, k čemuž dochází, když bungee cord osciluje tam a zpět z rovnovážné polohy.

Kolébka

Cradle ukazuje jednoduchost harmonický pohyb ve hře. Jediným zatlačením na kolébku se kolébka rozkmitá tam a zpět z její rovnovážné polohy.

Když je kolébka vyvíjena byť jen mírným tlakem, osciluje z rovnovážné polohy tam a zpět. A to se zastaví, když se oscilace sníží, čímž se amplituda zmenší. Pohyb tam a zpět je perioda a říká se, že má jednoduché harmonické oscilace.

Sluchové vnímání

Sluchové vnímání je u lidí také známé jako smysl pro sluch. Tento proces se provádí, když zvukové vlny vstupují do ušního bubínku a způsobují vibrace sem a tam a nakonec zvuk slyší naše lidské ucho.

Zvukové vlny procházejí membránou zvukovodu a oscilují tam a zpět periodický pohyb. Toto se nazývá jednoduchý harmonický pohyb (kmitání). Oba ušní bubínky oscilují tam a zpět po čtyři cykly a jsou spojeny s pohybem očí. 

Tyto výše uvedené příklady nám pomáhají lépe porozumět pojmu harmonické kmitání.

Také čtení:

• Příklady odstředivé síly
• Příklady tetraedrických molekul
• Příklady disulfidových vazeb
• Příklady rezonance v reálném životě každodenní často kladené otázky
• Příklady rušení světel
• Příklady alkylhalogenidů
• Příklady kluzného tření
• Příklady elektrostatických sil
• Příklady přenosu tepla zářením
• Příklady osmózy