Moviment harmònic simple versus moviment periòdic
Els moviments periòdics i els moviments harmònics simples són dos tipus de moviments molt importants en l'estudi de la física. Un moviment harmònic simple és un bon model per entendre els moviments periòdics complexos. En aquest article s'explicarà què són el moviment periòdic i el moviment harmònic simple, les seves aplicacions, semblances i, finalment, les seves diferències.
Moviment periòdic
Un moviment periòdic es pot considerar com qualsevol moviment que es repeteix en un període de temps determinat. Un planeta que gira al voltant del sol és un moviment periòdic. Un satèl·lit que orbita al voltant de la Terra és un moviment periòdic, fins i tot el moviment d'un conjunt de boles d'equilibri és un moviment periòdic. La majoria dels moviments periòdics que trobem són circulars o semicirculars. Un moviment periòdic té una freqüència. La freqüència significa la "freqüència" de l'esdeveniment. Per simplificar, prenem la freqüència com a ocurrències per segon. Els moviments periòdics poden ser uniformes o no uniformes. Un moviment periòdic uniforme pot tenir una velocitat angular uniforme. Funcions com la modulació d'amplitud poden tenir períodes dobles. Són funcions periòdiques encapsulades en altres funcions periòdiques. La inversa de la freqüència del moviment periòdic dóna el temps d'un període. Els moviments harmònics simples i els moviments harmònics esmorteïts també són moviments periòdics.
Moviment harmònic simple
El moviment harmònic simple es defineix com un moviment que pren la forma de a=– (ω2) x, on "a" és l'acceleració i "x" és la desplaçament des del punt d'equilibri. El terme ω és una constant. Un moviment harmònic simple requereix una força restauradora. La força de restauració pot ser una molla, una força gravitatòria, una força magnètica o una força elèctrica. Una simple oscil·lació harmònica no emetrà cap energia. Es conserva l'energia mecànica total del sistema. Si no s'aplica la conservació, el sistema serà un sistema harmònic esmorteït. Hi ha moltes aplicacions importants de les oscil·lacions harmòniques simples. Un rellotge de pèndol és un dels millors sistemes harmònics simples disponibles. Es pot demostrar que el període de l'oscil·lació no depèn de la massa del pèndol. Si factors externs com la resistència de l'aire afecten el moviment, finalment s'esmorteirà i s'aturarà. Una situació de la vida real sempre és una oscil·lació amortida. El sistema de masses de molla també és un bon exemple per a l'oscil·lació harmònica simple. La força creada per l'elasticitat de la molla actua com a força restauradora en aquest escenari. El moviment harmònic simple també es pot prendre com la projecció d'un moviment circular amb una velocitat angular constant. En el punt d'equilibri, l'energia cinètica del sistema esdevé màxima, i en el punt d'inflexió, l'energia potencial esdevé màxima i l'energia cinètica esdevé zero.
Quina diferència hi ha entre el moviment periòdic i el moviment harmònic simple?
• El moviment harmònic simple és un cas especial de moviment periòdic.
• El moviment harmònic simple requereix una força de restauració, però hi pot haver moviments periòdics, sense forces de restauració.
• Un moviment harmònic simple conserva la seva energia mecànica total, però un sistema periòdic no necessàriament ho ha de fer.
