この記事では、物理学における周期運動とは何か、またその特徴について説明します。周期的な動きの例も示されており、さらに、さまざまなタイプの周期的な動きがどのようなものであるかがわかります。
周期運動とは何ですか?
物理学において、周期運動とは、時間の経過とともに周期的に繰り返される運動のことです。つまり、周期運動とは、一定の時間間隔ごとに繰り返される運動のことです。
周期とは、周期的な動きを繰り返すのに必要な時間です。したがって、周期運動を記述する物体は、一定時間後には同じ位置に戻ります。
たとえば、振り子の動きは周期的な動きです。振り子にぶら下がった質量は一方から他方に振れ、周期的に同じ位置を通過するため、周期運動となります。
物理学では、周期運動を研究する際に摩擦が無視されることが多いため、周期運動を行う粒子は無限に振動すると想定されます。
周期的な動きの例
周期運動の定義がわかったので、概念の理解を完了するために周期運動の例をいくつか見ていきます。
周期的な動きの例:
- 振り子の動き。
- ばねから吊り下げられた質量の振動運動。
- ファンの羽根によって行われる回転運動。
- 心臓の鼓動の繰り返しの動き。
- スイングの前後の動き。
周期的な動きの特徴
周期的な動きは次の要素によって定義されます。
- 振動 (またはサイクル) : 身体がある位置から同じ位置に戻るまでに行う動きです。
- 期間 (T) : ボディが完全な振動を完了するのに必要な時間です。
- 周波数 (f) : 身体が単位時間あたりに行う振動または振動の数です。
- 角周波数または脈動 (ω) : これは、物体が振動を実行する速度です。
- 位相 (φ) : ある瞬間における物体の振動状態を表す角度です。
- 初期位相 (φ 0 ) : 物体の初期振動状態を表す角度です。
- 伸び (x) : 発振器が特定の瞬間に作る体の位置です。
- 平衡位置: これは、力が作用しない場合に身体が置かれる位置です。
- 振幅 (A) : 振動運動の最大範囲です。したがって、それは最大伸長と平衡位置の間の差です。
周期的な動きの種類
物理学では主に次の 3種類の周期運動が研究されています。
- 単純な調和振動運動。
- 振り子の動き。
- 等速円運動。
単振動振動
単純調和振動運動 (SVM) は、移動体が振動経路を作る周期運動です。つまり、単純な調和運動では、物体は平衡位置の一方の側からもう一方の側へ繰り返し振動します。
このように、単純な調和運動を描く物体は、平衡位置である中心位置から遠ざかったり近づいたりを繰り返します。
たとえば、天井に取り付けられたバネで吊り下げられた物体は、重力によって下降し、バネの弾性力によって元に戻るため、単調和振動運動 (空気摩擦を無視) を起こし、振動運動が生じます。平衡位置付近。
振り子の動き
振り子運動は、振り子から吊り下げられた質量によって行われる動きです。つまり、振り子運動は、固定ベースから吊り下げられた物体が左右に揺れる動きを表します。
たとえば、振り子時計の動きは振り子運動です。同様に、子どものブランコやメトロノームの動きも振り子の動きです。
等速円運動
物理学では、均一円運動 (UCM) は、一定の角速度と半径で軸の周りを回転する物体によって記述される運動です。したがって、等速円運動をする物体は円軌道を持ちます。
たとえば、観覧車の車は一定の角速度で回転し、車から車輪の中心までの半径も回転運動全体を通じて一定であるため、等速円運動をします。
周期運動と振動運動
最後に、周期運動と振動運動の違いについて見ていきます。これらは 2 つの似た種類の運動ですが、意味が少し異なります。
振動運動は、平衡位置の周りで振動する粒子によって記述される運動です。つまり、粒子が周期的に左右に移動するとき、粒子は振動運動をしています。
周期的な動きと振動的な動きの違いは、周期的な動きは、物体がその位置を周期的に繰り返すことだけを意味するのに対し、振動的な動きでは、物体はその位置を周期的に繰り返し、さらに、ある位置の周りを移動することです。バランスの。
したがって、振動運動は常に周期運動ですが、周期運動は必ずしも振動運動であるとは限りません。たとえば、粒子の位置は一定の時間間隔ごとに繰り返されますが、平衡位置の周りで振動は起こらないため、等速円運動は周期的ですが振動運動ではありません。