Dieser Artikel erklärt, was periodische Bewegungen in der Physik sind und welche Eigenschaften sie haben. Es werden auch Beispiele für periodische Bewegungen vorgestellt und darüber hinaus können Sie sehen, welche verschiedenen Arten von periodischen Bewegungen es gibt.
Was ist eine periodische Bewegung?
In der Physik ist eine periodische Bewegung eine Bewegung, die sich im Laufe der Zeit periodisch wiederholt, dh eine periodische Bewegung ist eine Bewegung, die sich in jedem festen Zeitintervall wiederholt.
Die Periode ist die Zeit, die benötigt wird, um die periodische Bewegung zu wiederholen. Daher kehrt ein Körper, der eine periodische Bewegung beschreibt, nach einer bestimmten Zeit in die gleiche Position zurück.
Beispielsweise ist die Bewegung eines Pendels eine periodische Bewegung. Die am Pendel hängende Masse schwingt von einer Seite zur anderen und durchläuft periodisch dieselbe Position, es handelt sich also um eine periodische Bewegung.
In der Physik wird die Reibung bei der Untersuchung periodischer Bewegungen oft vernachlässigt, sodass angenommen wird, dass das Teilchen, das die periodische Bewegung ausführt, auf unbestimmte Zeit schwingt.
Beispiele für periodische Bewegungen
Nachdem wir nun die Definition der periodischen Bewegung kennen, werden wir uns einige Beispiele für periodische Bewegungen ansehen, um das Verständnis des Konzepts zu vervollständigen.
Beispiele für periodische Bewegungen:
- Die Bewegung eines Pendels.
- Die oszillierende Bewegung einer an einer Feder aufgehängten Masse.
- Rotationsbewegung, die von den Flügeln eines Ventilators ausgeführt wird.
- Die sich wiederholende Bewegung eines Herzschlags.
- Die Hin- und Herbewegung einer Schaukel.
Merkmale einer periodischen Bewegung
Periodische Bewegungen werden durch die folgenden Elemente definiert:
- Oszillation (oder Zyklus) : ist die Bewegung, die der Körper von einer Position aus macht, bis er in dieselbe Position zurückkehrt.
- Periode (T) : ist die Zeit, die der Körper benötigt, um eine vollständige Schwingung durchzuführen.
- Frequenz (f) : ist die Anzahl der Schwingungen oder Vibrationen, die der Körper pro Zeiteinheit ausführt.
- Winkelfrequenz oder Pulsation (ω) : Dies ist die Geschwindigkeit, mit der der Körper Schwingungen ausführt.
- Phase (φ) : ist der Winkel, der den Schwingungszustand des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt.
- Anfangsphase (φ 0 ) : ist der Winkel, der den anfänglichen Schwingungszustand des Körpers darstellt.
- Dehnung (x) : ist die Körperposition, die der Oszillator zu einem bestimmten Zeitpunkt einnimmt.
- Gleichgewichtslage : Dies ist die Lage, in der sich der Körper befände, wenn keine Kraft auf ihn einwirken würde.
- Amplitude (A) : ist die maximale Ausdehnung der Schwingbewegung. Es handelt sich also um die Differenz zwischen der maximalen Streckung und der Gleichgewichtslage.
Arten periodischer Bewegungen
In der Physik werden hauptsächlich die folgenden drei Arten periodischer Bewegungen untersucht:
- Einfache harmonische Schwingungsbewegung .
- Pendelbewegung .
- Gleichmäßige Kreisbewegung .
Einfache harmonische Schwingungsbewegung
Die einfache harmonische Schwingungsbewegung (SVM) ist eine periodische Bewegung, bei der ein sich bewegender Körper eine Schwingungsbahn durchläuft. Das heißt, in einer einfachen harmonischen Bewegung schwingt der Körper wiederholt von einer Seite seiner Gleichgewichtsposition zur anderen.
Somit bewegt sich der Körper, der eine einfache harmonische Bewegung beschreibt, immer wieder von seiner zentralen Position, der Gleichgewichtsposition, weg und nähert sich ihr an.
Beispielsweise befindet sich ein Objekt, das an einer an der Decke befestigten Feder hängt, in einer einfachen harmonischen Vibrationsbewegung (Luftreibung vernachlässigen), während es sich aufgrund der Schwerkraft nach unten und dann aufgrund der elastischen Kraft der Feder wieder nach oben bewegt, was eine oszillierende Bewegung erzeugt. um seine Gleichgewichtslage herum.
Pendelbewegung
Unter Pendelbewegung versteht man die Bewegung einer Masse, die an einem Pendel hängt. Das heißt, eine Pendelbewegung ist eine Bewegung, die einen Körper beschreibt, der an einer festen Basis hängt und von einer Seite zur anderen schwingt.
Beispielsweise ist das Uhrwerk einer Pendeluhr ein Pendelwerk. Auch die Bewegung eines schwingenden Kindes und die Bewegung eines Metronoms sind Beispiele für Pendelbewegungen.
Gleichförmige Kreisbewegung
In der Physik ist die gleichmäßige Kreisbewegung (UCM) die Bewegung eines Körpers, der sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit und konstantem Radius um eine Achse dreht. Daher hat ein Körper, der eine gleichmäßige Kreisbewegung ausführt, eine Kreisbahn.
Beispielsweise führt ein Wagen eines Riesenrads eine gleichmäßige Kreisbewegung aus, da er sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht und der Radius vom Wagen bis zur Radmitte während der gesamten Drehbewegung ebenfalls konstant ist.
Periodische Bewegung und oszillierende Bewegung
Abschließend werden wir sehen, was der Unterschied zwischen periodischer Bewegung und oszillierender Bewegung ist, da es sich um zwei ähnliche Arten von Bewegungen handelt, deren Bedeutung jedoch leicht unterschiedlich ist.
Eine oszillierende Bewegung ist eine Bewegung, die von einem Teilchen beschrieben wird, das um eine Gleichgewichtslage schwingt. Das heißt, wenn sich ein Teilchen periodisch von einer Seite zur anderen bewegt, führt es eine oszillierende Bewegung aus.
Der Unterschied zwischen einer periodischen Bewegung und einer oszillierenden Bewegung besteht darin, dass eine periodische Bewegung nur bedeutet, dass der Körper seine Position periodisch wiederholt. Bei einer oszillierenden Bewegung hingegen wiederholt der Körper periodisch seine Position und bewegt sich zusätzlich um eine Position des Gleichgewichts.
Daher ist eine oszillierende Bewegung immer eine periodische Bewegung, aber eine periodische Bewegung ist nicht unbedingt eine oszillierende Bewegung. Beispielsweise ist eine gleichmäßige Kreisbewegung eine periodische, aber keine oszillierende Bewegung, da sich die Position des Teilchens in jedem festen Zeitintervall wiederholt, aber keine Oszillation um eine Gleichgewichtsposition auftritt.