15.6: 単純な調和運動と均一な円運動

単純な調和運動と一様円運動は2つの別々の概念であるかもしれませんが、それらは互いに相関し、相互に関連しています。単純調和運動は、正味の力がフックの法則で記述できるシステムにおける振動運動であり、一様円運動は、一定の速度で円軌道上の物体が運動することです。

均一な円運動を使用して単純な調和運動を生成する簡単な方法があります。たとえば、均一に回転する垂直ターンテーブルに取り付けられたボールが、その影が床に投影されているとします。ここでは、影の位置は投影とも呼ばれ、単純な調和運動を行います。フックの法則は通常、目に見える大きな変位を持つシステムではなく、均一な円運動(⍵定数)を説明しています。したがって、均一な円運動の投影を観察することは、多くの場合、精密で大規模な単純な調和振動子を観察するよりも簡単です。

別の例は、均一な円運動をしているレコードプレーヤーです。ターンテーブルの外側の端の一点に取り付けられたダボロッドと、ダボのもう一方の端に取り付けられたペンを考えてみましょう。レコードプレーヤーを回すと、ペンが動きます。長い紙をペンの下に引きずり込むと、その動きは波として捉えられます。このことから、単純調和運動は、円運動が発生する円の直径に沿った均一な円運動の投影であることを理解することができます。

このテキストは、Openstax, College Physics, Section 16.6: Uniform Circular Motion and Simple Harmonic Motion and Openstax, University Physics Volume 1, Section 15.3: Comparing Simple Harmonic Motion and Circular Motion.