Principal diferença - oscilação, vibração e movimento harmônico simples

Oscilação, vibração e movimento harmônico simples são termos usados ​​para descrever movimentos repetidos. o principal diferença entre oscilação, vibração e movimento harmônico simples é que oscilação refere-se a qualquer variação repetida sobre um valor central, enquanto o termo vibração refere-se especificamente a oscilações mecânicas. Movimento harmônico simples refere-se a casos em que um objeto oscila sobre uma posição de equilíbrio sob uma força restauradora que é diretamente proporcional ao deslocamento do objeto.

O que é uma oscilação

Uma oscilação é uma variação periódica em torno de um valor central. Por exemplo, se uma criança está balançando em um balanço e sua amiga a empurra toda vez que o balanço vem em sua direção, o movimento da criança pode ser considerado uma "oscilação". No entanto, o termo oscilação não é um termo usado exclusivamente para descrever oscilações mecânicas. Por exemplo, oscilações de neutrino referem-se ao fato de que os neutrinos mudam regularmente de sabor: eles mudam de neutrinos de elétrons para neutrinos de múons e depois para neutrinos de tau e vice-versa.

O que é uma vibração

Uma vibração também é um tipo de oscilação, mas o termo é usado para rotular oscilações mecânicas. Existem dois tipos de vibrações mecânicas: naturais e forçadas. Se você deslocar levemente um objeto que está livre para se mover de sua posição de equilíbrio, o objeto começará a oscilar em torno do ponto de equilíbrio. Aqui, o objeto irá oscilar em uma frequência conhecida como frequência natural do objeto. Este é um exemplo de vibração natural. Uma vibração forçada ocorre quando uma entidade externa força o objeto a se mover em uma certa frequência. Em nosso exemplo de uma criança em um balanço, se sua amiga puxou o balanço e deixou que ele se movesse para frente e para trás por conta própria, esse é um exemplo de vibração natural. No entanto, se o amigo empurrou o balanço toda vez que ele desceu, este é um exemplo de vibração forçada.

O que é um movimento harmônico simples

O movimento harmônico simples é um tipo de oscilação de um objeto onde existe uma força restauradora, diretamente proporcional ao deslocamento, que tenta trazer o objeto de volta à posição de equilíbrio. Conseqüentemente, a direção da força restauradora é sempre oposta à direção do deslocamento em um determinado momento.

É possível descrever o movimento harmônico simples matematicamente usando funções trigonométricas. O deslocamento de um objeto em movimento harmônico simples pode ser representado matematicamente usando uma função seno ou cosseno. Por exemplo, consideremos o deslocamento como:

A velocidade do objeto é então dada por:

Então, a aceleração se torna:

Agora, podemos traçar esses gráficos para ver como o deslocamento, a velocidade e a aceleração variam com o tempo:

Como o deslocamento, a velocidade e a aceleração variam com o tempo no movimento harmônico simples.

Os gráficos revelam que o objeto é mais rápido ao passar pela posição de equilíbrio. De nossas equações anteriores, podemos ver que esta velocidade máxima é

, (Onde

é a amplitude do deslocamento). A aceleração é máxima quando o objeto está em sua posição extrema, e esta aceleração máxima é dada por

.

Diferença entre oscilação, vibração e movimento harmônico simples

Oscilação é uma mudança repetitiva em uma quantidade em torno de um valor central.

Vibração é uma oscilação mecânica.

Movimento harmônico simples é um tipo de movimento em que uma força restauradora sempre atua sobre o objeto oscilante, que tenta trazer o objeto para o centro. O tamanho da força restauradora é sempre diretamente proporcional ao deslocamento.