Rezgés és periódusos mozgás a fizikában

Az oszcilláció valami ismételt előre-hátra mozgására utal, két helyzet vagy állapot között. Az oszcilláció lehet egy periodikus mozgás, amely ismétlődik egy szabályos ciklusban, például a szinuszos hullám—Hullám állandó mozgással, mint az inga oldalirányú lengésében, vagy egy rugó felfelé és lefelé történő mozgásával súlyokkal. Egy oszcilláló mozgás egyensúlyi pont vagy középérték körül zajlik. Periodikus mozgásként is ismert.

Az egyetlen rezgés egy teljes mozgás, akár felfelé, akár lefelé vagy oldalra, egy adott ideig.

Az oszcillátor egy olyan eszköz, amely mozgást mutat az egyensúlyi pont körül. Az ingaórában a potenciális energia változhat kinetikus energia minden lengéssel. A lengés tetején a potenciális energia maximális, és ez az energia kinetikus energiává alakul át, amikor esik, és visszafelé hajtja a másik oldalra. Még egyszer, a tetején, a kinetikus energia nullára esett, és a potenciális energia ismét magas, táplálva a visszatérő lengőt. Az ingadozás frekvenciáját a fogaskerekek segítségével átszámítják az idő jelölésére. Az inga idővel energiát veszít a súrlódásig, ha az órát nem javítja egy rugó. A modern időmérők inkább a kvarc és az elektronikus oszcillátorok rezgéseit használják, mint az inga mozgását.

A mechanikus rendszerben egy oszcilláló mozgás oldalirányban ingadozik. Lefordítható egy forgó mozgásba (egy körben megfordul) egy rögzítőelem segítségével. A forgó mozgás ugyanazzal a módszerrel váltható rezgő mozgásba.

Az oszcilláló rendszer egy olyan objektum, amely előre-hátra mozog, egy idő után ismételten visszatérve az eredeti állapotába. Az egyensúlyi ponton semmilyen hálóerő nem hat a tárgyra. Ez az inga lengéspontja, amikor függőleges helyzetben van. Egy állandó erő vagy helyreállító erő hat az objektumra, hogy az oszcilláló mozgást előidézi.

• Amplitúdó a maximális elmozdulás az egyensúlyi ponttól. Ha az inga az egyensúlyi ponttól egy centiméterrel ingadozik a visszatérés megkezdése előtt, az oszcilláció amplitúdója egy centiméter.
• Időszak az az idő, amely a tárgy teljes útjára való visszatérés az eredeti helyzetébe. Ha az inga a jobb oldalon indul, és egy másodpercig tart, hogy egészen balra haladjon, és egy másik másodpercig térjen vissza jobbra, akkor az időtartam két másodperc. Az időtartamot általában másodpercekben mérik.
• Frekvencia az időegységenkénti ciklusok száma. Frekvencia az egyenlő osztva az időszakkal. A frekvenciát Hertzben vagy másodpercenként ciklusban mérik.

Egy egyszerű harmonikus oszcilláló rendszer mozgása - amikor a helyreállítási erő közvetlenül arányos a az elmozdulás és az elmozdulással ellentétes irányban működik - a szinusz és a koszinusz segítségével lehet leírni funkciókat. Példa erre a rugóhoz rögzített súly. Ha a súly nyugalomban van, akkor egyensúlyban van. Ha a súlyt lehúzzuk, akkor a tömeget nettó helyreállító erő képezi (potenciális energia). Amikor elengedi, lendületet szerez (kinetikus energia), és tovább halad az egyensúlyi ponton, potenciális energiát nyer (visszaállítja az erőt), amely tovább lendíti az oszcillációt.

• Fitzpatrick, Richard. "Oszcillációk és hullámok: Bevezetés", 2. kiadás. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Oszcillációk, hullámok és akusztika." Újdelhi, India: I.K. Nemzetközi Kiadó, 2010.