Oscilace a periodický pohyb ve fyzice

Oscilace označuje opakovaný pohyb tam a zpět mezi dvěma pozicemi nebo stavy. Oscilace může být periodický pohyb, který se opakuje v pravidelném cyklu, jako je sinusoida—Vlna s neustálým pohybem jako při kyvném pohybu kyvadla ze strany na stranu nebo pohybem pružiny nahoru a dolů s váhou. K oscilačnímu pohybu dochází kolem rovnovážného bodu nebo střední hodnoty. To je také známé jako periodický pohyb.

Jediná oscilace je úplný pohyb, ať už nahoru nebo dolů nebo ze strany na stranu, po určitou dobu.

Oscilátor je zařízení, které vykazuje pohyb kolem rovnovážného bodu. V kyvadlových hodinách dochází ke změně z potenciální energie na Kinetická energie s každým houpáním. V horní části houpačky je potenciální energie na maximum a tato energie je přeměňována na kinetickou energii, když klesá a je poháněna zpět na druhou stranu. Nyní opět nahoře klesla kinetická energie na nulu a potenciální energie je opět vysoká, což pohánělo vratný pohyb. Frekvence výkyvu je převedena pomocí ozubených kol na čas. Kyvadlo ztratí energii v průběhu času do tření, pokud hodiny nejsou korigovány pružinou. Moderní hodinky používají spíše vibrace křemene a elektronických oscilátorů než pohyb kyvadel.

Kmitavý pohyb v mechanickém systému se otáčí ze strany na stranu. To může být převedeno do rotačního pohybu (otáčení v kruhu) kolíčkem a štěrbinou. Stejným způsobem lze rotační pohyb změnit na kmitavý.

Oscilační systém je objekt, který se pohybuje tam a zpět a po určité době se opakovaně vrací do původního stavu. V bodě rovnováhy na objekt nepůsobí žádné čisté síly. Toto je bod v kyvadlovém kyvadle, když je ve svislé poloze. Konstantní síla nebo obnovovací síla působí na objekt a vyvolává oscilační pohyb.

• Amplituda je maximální posun z rovnovážného bodu. Pokud kyvadlo houpe jeden centimetr od rovnovážného bodu před zahájením své zpáteční cesty, je amplituda kmitání jeden centimetr.
• Doba je doba potřebná k úplnému zpáteční cestě objektu, která se vrací do výchozí polohy. Pokud kyvadlo začíná napravo a trvá jednu sekundu, než cestuje úplně doleva, a další sekundu, aby se vrátil doprava, je jeho perioda dvě sekundy. Období se obvykle měří v sekundách.
• Frekvence je počet cyklů na jednotku času. Frekvence rovná se jedné děleno dobou. Frekvence se měří v Hertzech nebo v cyklech za sekundu.

Pohyb jednoduchého harmonického oscilačního systému - když je obnovovací síla přímo úměrná pohybu posunutí a působí v opačném směru než posunutí - lze popsat pomocí sinus a kosinus funkce. Příkladem je závaží připojené k pružině. Když je váha v klidu, je v rovnováze. Pokud je hmotnost snížena, je na hmotu obnovovací síla (potenciální energie). Když je propuštěn, získává hybnost (kinetická energie) a neustále se pohybuje za rovnovážným bodem a získává potenciální energii (obnovující sílu), která ji bude znovu kmitat.

• Fitzpatrick, Richarde. „Oscilace a vlny: úvod,“ 2. vydání. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Oscilace, vlny a akustika." Nové Dillí, Indie: I.K. Mezinárodní vydavatelství, 2010.