15.6: Einfache harmonische Bewegung und gleichmäßige Kreisbewegung

Während einfache harmonische Bewegung und gleichförmige Kreisbewegung zwei getrennte Konzepte sein können, korrelieren sie miteinander und verknüpfen sich miteinander. Eine einfache harmonische Bewegung ist eine oszillierende Bewegung in einem System, in dem die Nettokraft durch das Hookesche Gesetz beschrieben werden kann, während die gleichmäßige Kreisbewegung die Bewegung eines Objekts auf einer Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit ist.

Es gibt eine einfache Möglichkeit, eine einfache harmonische Bewegung zu erzeugen, indem man eine gleichmäßige Kreisbewegung verwendet. Stellen Sie sich zum Beispiel eine Kugel vor, die an einem gleichmäßig rotierenden vertikalen Drehteller befestigt ist und deren Schatten auf den Boden projiziert wird. Hier führt die Position des Schattens, auch Projektion genannt, eine einfache harmonische Bewegung aus. Das Hookesche Gesetz beschreibt in der Regel gleichmäßige Kreisbewegungen (⍵ konstant) und nicht Systeme mit großen sichtbaren Verschiebungen. Daher ist die Beobachtung der Projektion einer gleichmäßigen Kreisbewegung oft einfacher als die Beobachtung eines präzisen großräumigen einfachen harmonischen Oszillators.

Ein anderes Beispiel ist ein Plattenspieler, der eine gleichmäßige Kreisbewegung durchläuft. Stellen Sie sich eine Dübelstange vor, die an einer Stelle an der Außenkante eines Drehtellers befestigt ist, und einen Stift, der am anderen Ende des Dübels befestigt ist. Wenn sich der Plattenspieler dreht, bewegt sich der Stift. Wenn wir ein langes Blatt Papier unter den Stift ziehen, wird seine Bewegung als Welle erfasst. Daraus kann verstanden werden, dass die einfache harmonische Bewegung eine Projektion einer gleichmäßigen Kreisbewegung entlang des Durchmessers eines Kreises ist, in dem die Kreisbewegung stattfindet.

Dieser Text wurde übernommen von <a href="https://openstax.org/books/college-physics/pages/16-6-uniform-circular-motion-and-simple-harmonic-motion">Openstax, College Physics, Section 16.6: Uniform Circular Motion and Simple Harmonic Motion und Openstax, University Physics Volume 1, Section 15.3: Vergleich einfacher harmonischer Bewegung und kreisförmiger Bewegung.