Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Fysik

Er hoppende bold et eksempel på enkel harmonisk bevægelse?

En hoppende bold er ikke Et perfekt eksempel på simpel harmonisk bevægelse (SHM). Her er hvorfor:

* SHM kræver en gendannelse af kraft, der er proportional med forskydning. I SHM er kraften, der trækker genstanden tilbage til ligevægt, direkte proportional med, hvor langt objektet er forskudt fra dens ligevægtsposition. For en hoppende bold skyldes gendannelse af kraften kollisionen med jorden, som ikke er proportional med højden af ​​afvisningen.

* Energitab på grund af friktion og uelastiske kollisioner. En hoppende kugle mister energi med hver afvisning på grund af friktion med luften og uelastiske kollisioner med jorden. Dette energitab får amplituden (højde) på hopperne til at falde over tid, hvilket ikke er et kendetegn for SHM.

* Ikke-Sinusoidal bevægelse. Mens boldens bevægelse muligvis ser noget periodisk ud, er den ikke rigtig sinusformet. Formen på stien er mere kompleks, især hvis afvisningen ikke er perfekt elastisk.

En hoppende bold kan imidlertid tilnærmes som SHM under visse betingelser:

* perfekt elastiske kollisioner: Hvis vi ignorerer energitab og antager perfekt elastiske kollisioner med jorden, ville boldens bevægelse være tættere på SHM. Gendannende kraft ville være proportional med komprimering af bolden, og bevægelsen ville være sinusformet.

* små amplituder: For små hopphøjder kan boldens bevægelse muligvis være tæt nok til at blive betragtet som en tilnærmelse.

Konklusion:

Mens en hoppende bold ikke er et perfekt eksempel på SHM, kan den tilnærmes som sådan under visse ideelle forhold. Imidlertid er det virkelige verdenscenarie af en hoppende bold mere kompliceret på grund af energitab og ikke-ideelle kollisioner.

Varme artikler