Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Fysik

Er en hoppende bold et eksempel på enkel harmonisk bevægelse?

Nej, 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 bringer objektet tilbage til ligevægt, direkte proportional med objektets forskydning fra dens ligevægtsposition. En hoppende bold tilfredsstiller ikke dette perfekt. Kraften, der virker på bolden, er primært tyngdekraft, som er konstant, ikke proportional med boldens højde.

* Energitab under hver afvisning: En hoppende kugle mister energi med hver afvisning på grund af faktorer som luftmodstand og uelastiske kollisioner med jorden. Dette energitab betyder, at amplituden af ​​hopperne gradvist falder, hvilket ikke er karakteristisk for ægte SHM.

* ikke en sinusformet bevægelse: Mens boldens bevægelse muligvis forekommer noget periodisk, er den ikke perfekt sinusformet som i SHM. Den opadgående bevægelse er hurtigere end den nedadgående bevægelse, og formen på boldens bane er ikke en perfekt sinusbølge.

En hoppende bold kan dog * tilnærmes * som SHM under visse betingelser:

* små svingninger: Hvis hopperne er små sammenlignet med kuglens samlede højde, kan tyngdekraften tilnærmes som en lineær gendannelsesstyrke.

* ubetydeligt energitab: Hvis energitab er minimalt, vil amplituden af ​​hopperne forblive relativt konstant, og bevægelsen vil være tættere på sinusformet.

Konklusion: Mens en hoppende kugle deler nogle ligheder med SHM, er det ikke et perfekt eksempel på grund af den ikke-lineære karakter af styrken og energitab under hopperne. Det kan dog betragtes som en * nyttig tilnærmelse * af SHM under visse betingelser.

Varme artikler