Oskillointi ja määräajoin liikettä fysiikassa

Värähtely tarkoittaa jotain toistuvaa liikkumista edestakaisin kahden aseman tai tilan välillä. Värähtely voi olla jaksollinen liike, joka toistuu säännöllisessä jaksossa, kuten a siniaalto—Aallolla, jolla on jatkuvaa liikettä kuten heilurin sivuttaissuuntaisessa kääntymisessä, tai painon jousen ylös ja alas-liikettä. Oskilloiva liike tapahtuu tasapainopisteen tai keskiarvon ympärillä. Se tunnetaan myös nimellä jaksollinen liike.

Yksi värähtely on kokonainen liike ylös ja alas tai sivulta toiselle tietyn ajanjakson ajan.

Oskillaattori on laite, joka liikkuu tasapainopisteen ympäri. Heilurikellossa tapahtuu muutos potentiaalisesta energiasta kineettinen energia jokaisen keinun kanssa. Heilahtelun yläosassa potentiaalienergia on maksimissaan, ja tämä energia muuntuu kineettiseksi energiaksi pudotessaan ja ajaa takaisin toiselle puolelle. Nyt taas yläosassa, kineettinen energia on pudonnut nollaan ja potentiaalienergia on jälleen korkea, tehden paluukääntöä. Keilauksen taajuus muunnetaan hammaspyörien avulla ajan merkitsemiseksi. Heiluri menettää energiaa ajan kuluessa kitkaan, jos kelloa ei korjata jousella. Nykyaikaiset kellot käyttävät kvartsin ja elektronisten oskillaattorien värähtelyjä heilurien liikkeen sijasta.

Oskilloiva liike mekaanisessa järjestelmässä heilahtelee sivulta toiselle. Se voidaan kääntää pyörivään liikkeeseen (kääntyminen ympyrässä) tapilla ja paikalla. Pyörivä liike voidaan muuttaa värähtelevään liikkeeseen samalla menetelmällä.

Oskilloiva järjestelmä on esine, joka liikkuu edestakaisin ja palaa toistuvasti alkutilaansa tietyn ajan kuluttua. Tasapainopisteessä yksikään verkkovoima ei toimi esineessä. Tämä on heilurin heilahteen kohta, kun se on pystysuorassa asennossa. Jatkuva voima tai palauttava voima vaikuttaa esineeseen värähtelevän liikkeen aikaansaamiseksi.

• Amplitudi on suurin siirtymä tasapainopisteestä. Jos heiluri heilahtelee senttimetrillä tasapainopisteestä ennen paluumatkan aloittamista, värähtelyn amplitudi on yksi sentti.
• aika on aika, joka esineen suorittamalle täydelliselle edestakaiselle matkalle palaamiseen alkuasentoonsa. Jos heiluri käynnistyy oikealta ja kestää yhden sekunnin matkalla vasemmalle ja toisen sekunnin palata oikealle, sen jakso on kaksi sekuntia. Jakso mitataan yleensä sekunneissa.
• Taajuus on jaksojen määrä aikayksikköä kohti. Taajuus on yhtä jaettuna jaksolla. Taajuus mitataan hertseinä tai sykleinä sekunnissa.

Yksinkertaisen harmonisen värähtelevän järjestelmän liike - kun palautusvoima on suoraan verrannollinen siirtymä ja toimii vastakkaiseen suuntaan kuin siirtymä - voidaan kuvata sini- ja kosinuksen avulla toiminnot. Esimerkki on jouselle kiinnitetty paino. Kun paino on levossa, se on tasapainossa. Jos paino vedetään alas, massaan on netto palauttava voima (potentiaalinen energia). Kun se vapautetaan, se saa vauhtia (kineettistä energiaa) ja jatkaa liikkumista tasapainopisteen ulkopuolella saadaan potentiaalienergiaa (palauttava voima), joka ajaa sitä värähtelemään uudelleen.

• Fitzpatrick, Richard. "Värähtelyt ja aallot: Johdanto", 2. toim. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Värähtelyt, aallot ja akustiikka." Uusi Delhi, Intia: I.K. Kansainvälinen kustantamo, 2010.