Nihanje in periodično gibanje v fiziki

Nihanje se nanaša na ponavljajoče se gibanje nečesa med dvema položajema ali stanji. Nihanje je lahko občasno gibanje, ki se ponavlja v navadnem ciklu, na primer a sinusni val- valovanje z večnim gibanjem, kot pri nihanju boka ob strani, ali gibanje vzmeti z utežjo. Nihajno gibanje se pojavi okoli ravnotežne točke ali srednje vrednosti. Znano je tudi kot periodično gibanje.

Posamezno nihanje je popolno gibanje, bodisi navzgor ali navzdol ali vstran v določenem časovnem obdobju.

Oscilator je naprava, ki kaže gibanje okoli ravnotežne točke. V nihajni uri se spremeni potencialna energija v kinetična energija z vsakim zamahom. Na vrhu zamaha je potencialna energija največja in ta energija se pretvori v kinetično energijo, ko pade, in jo usmerimo nazaj navzgor na drugo stran. Zdaj spet na vrhu se je kinetična energija spustila na nič, potencialna energija pa je spet velika, kar povzroča povratni zamah. Za označevanje časa se frekvenca nihanja prevaja prek zobnikov. Nihalo sčasoma izgubi energijo zaradi trenja, če ure ne popravi vzmet. Sodobni uradi raje uporabljajo vibracije kremena in elektronskih oscilatorjev, ne pa gibanja nihala.

Nihajno gibanje v mehaničnem sistemu niha drug ob drugem. Lahko ga prevedemo v vrtljivo gibanje (vrtenje v krogu) z zatičem. Rotacijsko gibanje lahko z isto metodo spremenimo v nihajno gibanje.

Nihajni sistem je predmet, ki se premika naprej in nazaj in se po določenem času večkrat vrne v prvotno stanje. V ravnotežni točki na objekt ne delujejo nobene neto sile. To je točka nihala nihala, ko je v navpičnem položaju. Na objekt deluje konstantna sila ali sila za obnavljanje, da ustvari nihajno gibanje.

• Amplituda je največji odmik od ravnotežne točke. Če nihalo niha en centimeter od ravnovesne točke, preden začne povratno pot, je amplituda nihanja en centimeter.
• Obdobje je čas, ki ga potrebuje objekt za popolno povratno vožnjo po objektu in se vrne v prvotni položaj. Če se nihalo začne na desni in traja eno sekundo vožnje vse levo in drugo sekundo, da se vrne v desno, je njegovo obdobje dve sekundi. Obdobje se običajno meri v nekaj sekundah.
• Frekvenca je število ciklov na enoto časa. Frekvenca je enaka deljenemu z obdobjem. Frekvenca se meri v hertcih ali ciklih na sekundo.

Gibanje preprostega harmoničnega nihajočega sistema - kadar je sila obnavljanja sorazmerna s silo premik in deluje v nasprotni smeri premika - je mogoče opisati s sinusom in kosinusom funkcije. Primer je teža, pritrjena na vzmet. Ko je teža v mirovanju, je v ravnovesju. Če teža uteži, je masa obnovljive sile (potencialna energija). Ko se sprosti, pridobi zagon (kinetična energija) in se naprej premika onkraj ravnotežne točke, pridobi potencialno energijo (obnavlja silo), ki jo bo pognala v ponovno nihanje navzdol.

• Fitzpatrick, Richard. "Nihanja in valovi: uvod," 2. izd. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Nihanja, valovi in ​​akustika." New Delhi, Indija: I.K. Mednarodna založba, 2010.