Простое гармоническое движение

Если движущиеся объекты повторяют свой путь через равный промежуток времени, это называется гармоническим или периодическим движением. Периодическое движение, при котором объект движется вперед и назад от неподвижной точки, называется колебанием.

Если восстанавливающая сила, действующая на объект, пропорциональна смещению из положения равновесия, то колебания называются простым гармоническим движением. Однако не все периодические колебания являются простыми гармоническими движениями.

Рассмотрим линейку с одним концом, закрепленным на столешнице, а другим свободным с прикрепленной массой. Когда эта система подтягивается и отпускается, она вибрирует.

Здесь ускорение направлено к центру колебаний и пропорционально смещению из положения равновесия. В результате сила пропорциональна смещению, но в противоположном направлении. Константа пропорциональности — это постоянная пружины.

Одно полное колебание называется циклом, а время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом. Количество циклов в единицу времени и есть частота.

В равновесии результирующая сила равна нулю. Максимальное смещение от положения равновесия и есть амплитуда.