Newtons første lov innebærer at et objekt som svinger frem og tilbake opplever styrker. Uten kraft, objektet ville bevege seg i en rett linje på en konstant hastighet, heller enn å svinge. Tenk, for eksempel, plukker en plast linjalen til venstre som vist i Figur \(\PageIndex{1}\). Deformasjonen av herskeren skaper en kraft i motsatt retning, kjent som en gjenopprette makt., Når lansert, gjenopprette styrke årsaker linjalen for å flytte tilbake mot sin stabil likevekt posisjon, der netto kraft på den er null. Men ved den tiden hersker får det, det får momentum og fortsetter å flytte til høyre, produsere motsatt deformasjon. Det er da tvunget til venstre, tilbake i likevekt, og prosessen gjentas til dissipative styrker fukt bevegelse. Disse kreftene fjerne mekanisk energi fra systemet, reduserer gradvis bevegelse til herskeren kommer til å hvile.,
Den enkleste svingninger oppstår når gjenopprette force er direkte proporsjonal til vekt., Når stress og belastning var dekket av Newtons Tredje Lov om Bevegelse, navnet ble gitt til dette forholdet mellom kraft og vekt var Hooke ‘ s lov:
\
Her er \(F\), er å gjenopprette kraft, \(x\), er forskyvningen fra likevekt eller deformasjon, og \(k\) er en konstant som er relatert til problemer med og deformerer systemet. Minustegnet viser gjenopprette kraft i motsatt retning av den vekt.,
The force konstant \(k\) er knyttet til stivhet (eller stivhet) i et system—jo større kraft konstant, jo større gjenopprette kraft, og den stivere systemet. Enheter av \(k\) er newtons per meter (A/m). For eksempel, \(k\) er direkte relatert til Young ‘ s modulus når vi strekke en streng. Figur \(\PageIndex{3}\) viser en graf av den absolutte verdien av å gjenopprette makt versus vekt for et system som kan beskrives ved å Hooke ‘ s lov—en enkel våren i dette tilfellet., Stigningstallet til grafen er lik kraft konstant \(k\) i newtons per meter. En vanlig fysikk laboratorium øvelsen er å måle gjenopprette styrker opprettet av kilder, finne ut om de følger Hooke ‘ s lov, og beregne deres styrke konstanter hvis de gjør det.
Oppsummering
- En svingning er en frem og tilbake bevegelse av et objekt mellom to punkter av deformasjon.
- En oscillasjon kan skape en bølge, som er en forstyrrelse som forplanter fra der den ble opprettet.,
- Den enkleste type svingninger og bølger er relatert til systemer som kan beskrives ved å Hooke ‘ s lov: \( F = -kx\) der \(F\) er \(x\) gjenopprette kraft, \(PE_{el}\), er forskyvningen fra likevekt eller deformasjon, og \(PE_{el} = (1/2)kx^2.,objektet, som strekker seg over en spring force konstant konstant knyttet til stivheten i et system: jo større kraft konstant, mer rigid system; styrke konstant er representert ved k gjenopprette styrke kraften som virker i opposisjon til den kraft som er forårsaket av en deformasjon
Bidragsytere og Attribusjoner
-
Paul Peter Urone (Professor Emeritus ved California State University, Sacramento) og Roger Hinrichs (State University of New York, Høgskolen i Oswego) med bidragsytere: Kim Dirks (University of Auckland) og Manjula Sharma (University of Sydney)., Dette arbeidet er lisensiert av OpenStax Universitetet Fysikk under en Creative Commons Attribution License (ved 4.0).