Différence principale - Oscillation, vibration et mouvement harmonique simple

L'oscillation, la vibration et le mouvement harmonique simple sont des termes utilisés pour décrire des mouvements répétés. Les différence principale entre l'oscillation, la vibration et le mouvement harmonique simple est que l'oscillation fait référence à toute variation répétée autour d'une valeur centrale, tandis que le terme les vibrations se réfèrent spécifiquement aux oscillations mécaniques. Le mouvement harmonique simple fait référence aux cas où un objet oscille autour d'une position d'équilibre sous une force de rappel qui est directement proportionnelle au déplacement de l'objet.

Qu'est-ce qu'une oscillation

Une oscillation est une variation périodique autour d'une valeur centrale. Par exemple, si un enfant se balance sur une balançoire et que son amie la pousse à chaque fois que la balançoire vient vers elle, alors le mouvement de l'enfant peut être considéré comme une « oscillation ». Cependant, le terme oscillation n'est pas un terme utilisé exclusivement pour décrire les oscillations mécaniques. Par exemple, oscillations de neutrinos font référence au fait que les neutrinos changent régulièrement de saveur: ils passent des neutrinos électroniques aux neutrinos muoniques, puis aux neutrinos tau et vice-versa.

Qu'est-ce qu'une vibration

Une vibration est également un type d'oscillation, mais le terme est utilisé pour désigner les oscillations mécaniques. Il existe deux types de vibrations mécaniques: naturelles et forcées. Si vous déplacez légèrement un objet qui est libre de se déplacer de sa position d'équilibre, l'objet commencera à osciller autour du point d'équilibre. Ici, l'objet oscillera à une fréquence connue sous le nom de fréquence naturelle de l'objet. Ceci est un exemple de vibration naturelle. Une vibration forcée se produit lorsqu'une entité externe force l'objet à se déplacer à une certaine fréquence. Dans notre exemple d'un enfant sur une balançoire, si son amie tire la balançoire et laisse la balançoire se déplacer d'elle-même, c'est un exemple de vibration naturelle. Cependant, si l'ami a poussé la balançoire à chaque fois qu'elle est descendue, c'est un exemple de vibration forcée.

Qu'est-ce qu'un mouvement harmonique simple

Le mouvement harmonique simple est un type d'oscillation d'un objet où il existe une force de rappel, directement proportionnelle au déplacement, qui essaie de ramener l'objet vers la position d'équilibre. Par conséquent, le sens de la force de rappel est toujours opposé au sens de déplacement à un instant donné.

Il est possible de décrire mathématiquement un mouvement harmonique simple à l'aide de fonctions trigonométriques. Le déplacement d'un objet en mouvement harmonique simple peut être représenté mathématiquement à l'aide d'une fonction sinus ou cosinus. Par exemple, supposons que le déplacement soit:

La vitesse de l'objet est alors donnée par:

L'accélération devient alors:

Maintenant, nous pouvons tracer ces graphiques pour voir comment le déplacement, la vitesse et l'accélération varient avec le temps:

Comment le déplacement, la vitesse et l'accélération varient avec le temps dans un mouvement harmonique simple.

Les graphiques révèlent que l'objet est le plus rapide lorsqu'il passe par la position d'équilibre. D'après nos équations précédentes, nous pouvons voir que cette vitesse maximale est

, (où

est l'amplitude du déplacement). L'accélération est maximale lorsque l'objet est à sa position extrême, et cette accélération maximale est donnée par

.

Différence entre l'oscillation, la vibration et le mouvement harmonique simple

Oscillation est un changement répétitif d'une quantité autour d'une valeur centrale.

Vibration est une oscillation mécanique.

Mouvement harmonique simple est un type de mouvement où une force de rappel agit toujours sur l'objet oscillant, qui tente d'amener l'objet au centre. La taille de la force de rappel est toujours directement proportionnelle au déplacement.